Классификация усилителей. Структура многокаскадного усилителя. Фиксация режима покоя. Классы усиления. Обратная связь в усилителях. Усилители мощности. Избирательные усилители

1. Классификация усилителей:

по типу усилительного прибора (полупроводниковые и ламповые);

по виду усиливаемого сигнала (усилители тока, напряжения, мощности);

по структуре усилителя (однокаскадные и многокаскадные);

по форме усиливаемого сигнала (постоянного и переменного тока, импульсных сигналов);

по назначению (усилители низкой или высокой частоты, постоянного тока, резонансные, избирательные).

2. Характеристики усилителей:

Амплитудная характеристика - это зависимость амплитуды выходного сигнала усилителя от амплитуды сигнала на входе, снятая при постоянной частоте входного сигнала.

Амплитудно-частотная характеристика - это зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты сигнала на входе, снятая при постоянной амплитуде входного сигнала.

Фазо-частотная характеристика - это зависимость фазы выходного сигнала j_ВЫХ от частоты по отношению к фазе сигнала на входе j_ВХ, снятая при постоянном входном сигнале.

3. Структура многокаскадного усилителя:

В многокаскадных усилителях для связи каскадов используют резистивную или гальваническую связь (в усилителях постоянного тока), резистивно-емкостную и трансформаторную связь (в усилителях переменного тока и импульсных). Для согласования каскадов по сопротивлению применяют усилители тока (эмиттерные повторители) или трансформаторы связи.

4. Параметры усилителей:

Коэффициент усиления – это отношение амплитуды сигнала на выходе усилителя к амплитуде сигнала на входе.

Динамический диапазон усиления - диапазон амплитудной характеристики, на котором увеличение входного сигнала вызывает пропорциональное увеличение сигнала на выходе.

Полоса пропускания усилителя – это диапазон частот, в пределах которого изменение коэффициента усиления не превышает заданной величины.

Искажения. Они бывают частотные, фазовые, нелинейные.

Коэффициент полезного действия.

5. Фиксация режима покоя:

Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию переменного сигнала в выходной цепи за счет изменения сопротивления усилительного элемента. Для обеспечения работы усилительного каскада при переменном входном сигнале в его выходной цепи должны быть созданы постоянные составляющие тока I_P и напряжения U_P. Задачу решают путем подачи во входную цепь каскада помимо усиливаемого сигнала постоянного напряжения U_ВХ.Р  (или тока I_{ВХ. Р}).

Постоянные составляющие тока и напряжения определяют режим покоя усилительного каскада.

Способы фиксации режима покоя в транзисторных усилителях:

фиксация автономным источником питания (используют усилитель ОБ);

Недостатки: снижение КПД и увеличение веса устройства.

фиксация схемами автоматического смещения (делителем напряжения во входной цепи и входным током покоя.)

6. Термостабилизация режима покоя в усилителях:

Используется для защиты усилителя от влияния температуры.

Эмиттерная термостабилизация или последовательная термостабилизация по току(в цепь эмиттера включают резистор R_Э, который создает отрицательную обратную связь по току относительно входной цепи);

Коллекторная термостабилизация или параллельная термостабилизация по напряжению (фиксирует и термостабилизирует режим покоя);

Комбинированная термостабилизация.

10. Классы усиления:

Класс усиления А.

Используют во входных, промежуточных усилителях и в маломощных однокаскадных усилителях. В этом классе точку покоя Р располагают в средней части линии нагрузки и I_BX < I_{Б max}. Нелинейные искажения в классе А минимальны. КПД невелик, так как расположение точки покоя позволяет использовать усилительный прибор меньше, чем на половину, в связи с этим h = 35¸40%.

Класс усиления АВ.

Применяют в двухтактных усилителях мощности, так как в обычных усилителях будут очень большие нелинейные искажения из-за отсечки входного тока. Точку покоя Р в классе АВ располагают в нижней части линии нагрузки и I_ВХ £ I_{Б max}. h = 50¸60%.

Класс усиления В.

Применяют в двухтактных усилителях мощности. Точку покоя Р располагают в нижней части линии нагрузки на оси абсцисс и I_ВХ £ I_{Б max}. Выходной ток носит импульсный характер, так как половина периода сигнала попадает в отсечку. КПД увеличивается до 70%.

Класс усиления С.

Применяют в мощных усилителях, нагрузкой которых являются избирательные цепи. Нелинейные искажения достигают наибольших значений, так как положение точки покоя в нижней части линии нагрузки на оси абсцисс, I_ВХ ³ I_{Б  max}. КПД достигает до 90%.

Класс усиления D.

Используют в электронных устройствах для усиления прямоугольных импульсов произвольной длительности и скважности. Нелинейные искажения достигают наибольших значений, так как точка покоя расположена так, что усилительный прибор при подаче входного сигнала, еще некоторое время находится в режиме отсечки, за счет чего усиливается меньше половины периода входного сигнала, кроме того I_ВХ > I_{Б  max}. КПД достигает до 90%.

11. Обратная связь в усилителях:

Это передача сигнала или его части с выхода устройства на вход.

Классификация ОС:

По охвату устройства (внутренняя, внешняя).

По времени существования (гибкая, жесткая).

По способу получения напряжения ОС (по току, по напряжению, комбинированная).

По способу включения цепи ОС во входную цепь устройства (последовательная, параллельная).

По влиянию на коэффициент усиления (положительная, отрицательная).

По влиянию частоты на уровень передачи сигнала ОС (частотнозависимая, частотнонезависимая).

Способы получения напряжения ОС.

Для создания ОС по току цепь ОС (e) подключают к сопротивлению R в выходной цепи устройства К.

ОС по напряжению получают при подключении цепи ОС к сопротивлению нагрузки R_Н.

Комбинированная ОС позволяет получить сигнал ОС, зависящий от тока и напряжения в выходной цепи.