электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Усилители

Общие сведения об усилителях

Усилители - устройства, предназначенные для усиления различных электрических сигналов. Усиление производится при помощи элементов, которые, получая энергию от источника питания, преобразуют ее в энергию усиливаемых сигналов. Широта применения и разнообразие выполняемых задач привели к созданию усилителей самых различных типов и назначений (усилители  тока,   напряжения, мощности).

Прежде всего, усилители разделяют по диапазону усиливаемых частот. Усилители низкой частоты предназначены для усиления электрических сигналов в полосе частот от 30 щ до 20 кгц. Усилители высокой частоты предназначены для усиления сигналов радиочастот от 100 кгц и выше. Усилители, работающие на сверхвысоких частотах (в диапазоне УКВ), часто выделяют в особую группу.

Усилители постоянного тока усиливают сигналы в полосе частот от нуля до некоторой заданной рабочей частоты. При этом они обеспечивают усиление как постоянных, так и переменных составляющих сигнала.

По характеру сопротивления нагрузки различают:

  • а) усилители на сопротивлениях (нагрузкой является активное сопротивление);
  • б) дроссельные усилители (нагрузкой является дроссель);
  • в) трансформаторные усилители (нагрузкой служит трансформатор);
  • г) резонансные усилители (нагрузкой служит колебательный контур или система связанных контуров).

По полосе усиливаемых частот усилители делятся на узкополосные (полоса частот не превышает 20 кгц) и широкополосные (полоса частот может составлять несколько десятков мегагерц). К числу широкополосных относятся импульсные усилители.

Усилители низкой частоты получили очень большое распространение в киноустановках, трансляционных линиях связи, радиовещательных приемниках и во многих различных установках, где требуется громкое воспроизведение речи и музыки.

Усилители высокой частоты являются неотъемлемой частью любого радиоприемника и радиопередатчика и находят самое разнообразное применение в измерительной технике.

Усилители постоянного тока применяются в счетно-вычислительных установках, в измерительных и автоматических   устройствах.

По роду применяемых усилительных элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные, магнитные, диэлектрические и т. д.

Усилительный элемент с сопротивлением нагрузки и относящимися непосредственно к нему электрическими цепями называют усилительным каскадом, или ступенью.

Если один усилительный каскад не обеспечивает требуемого усиления, то используют последовательное соединение двух или более каскадов (многокаскадные усилители).

Принцип работы электронного усилителя

Рассмотрим работу простейшего усилительного каскада, выполненного на триоде (рис. 131, а). При отсутствии входного сигнала потенциал управляющей сетки равен нулю, так как она соединена с катодом через вторичную обмотку входного трансформатора. В анодной цепи лампы течет ток покоя Iа.п, который на сопротивлении нагрузки Zн создает падение напряжения Iа.п· Zн. Поэтому напряжение на аноде в режиме покоя Uа.п = Eа — Iа.п·Zн.

Так, например, если Еа = 250 в, Iа.п = 1 ма и Zн = 50 ком, то напряжение на аноде Uа.п = 250 — 1·10-3·50·103 = 400 в.

Пусть теперь на вход электронной лампы (между катодом и управляющей сеткой) поступает сигнал Uс с амплитудой 0,7 в, и если анодный ток при этом начнет пульсировать от значения Iа.макс = 1,2 ма до значения Iа.мин = 0,8 ма, то напряжение на аноде будет изменяться от

Uа.макс = Еа - Iа.минZн= 250 -0,8·10-3·50·103 = 210 в

до

Uа.мин = Еа - Iа.максZн = 250- 1,2·10-3·50·103= 190 в.

Пульсирующий анодный ток и пульсирующее напряжение на аноде можно представить в виде суммы двух составляющих: постоянной и переменной. Поэтому напряжение на аноде тоже имеет постоянную и переменную составляющие, которые в рассматриваемом примере соответственно равны 200 и 10 в. Это иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 131, б.

На вход усилительного каскада был подан сигнал с амплитудой 0,7 в, а на аноде амплитуда переменного напряжения получилась равной 10 в. Следовательно, произошло усиление напряжения сигнала в 14 раз.

На рис. 131, в представлены графики фазовых соотношений между напряжениями и токами усилительного каскада с активной нагрузкой, включенной в анодную цепь лампы. Напряжение входного сигнала, анодный ток и падение напряжения на нагрузке изменяются в фазе, а напряжение входного сигнала и напряжение на аноде — в противофазе. Таким образом, электронная лампа при усилении поворачивает фазу сигнала на 180°.

Рис.131. Схема включения (а); выбор режима работы (б) и фазовые соотношения (в) усилительного каскада на триоде

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр