УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

ELECTRICAL SIGNAL AMPLIFIERS

Alexander Shilenko

student, Department of Digital Technologies and Platforms in the Electric Power Industry, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются усилители электрических сигналов.

ABSTRACT

This article discusses amplifiers of electrical signals.

Ключевые слова: усилитель, сигнал, группа усилителей.

Keywords: amplifier, signal, group of amplifiers.

В настоящее время усилители мощности электрических сигналов имеют очень широкое применение в электротехнике. Усилитель представляет собой электронное устройство, предназначенное для увеличения мощности входных электрических колебаний с сохранением их формы и частоты за счёт энергии вспомогательного источника питания. Электрическими сигналами могут быть гармонические колебания тока или мощности, сигналы синусоидальной, прямоугольной, треугольной или иной формы. Частота и форма колебаний являются существенными факторами, определяющими тип усилителя. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и функциональный узел в составе какой-либо аппаратуры — радиосистемы, ретранслятора, измерительного прибора и прочих устройств.

Усилитель электрических сигналов состоит из активных и пассивных элементов. К активным элементам относятся: биполярные транзисторы, полевых транзисторы, электронные лампы, интегральные микросхемы, варикапы, магнитные и диэлектрические усилители, тиратроны, и другие нелинейные элементы, обладающие свойством усиления мощности слабых электрических сигналов. К пассивным элементам относятся: резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и другие элементы, формирующие необходимый размах колебаний, фазовые сдвиги и другие параметры усиления сигнала. Простейший усилитель содержит один активный усилительный элемент. Но чаще всего одного элемента недостаточно и в усилителе применяют несколько активных элементов, которые соединяют по ступенчатой схеме: колебания, усиленные первым элементом, поступают на вход второго, затем третьего и т. д. Часть усилителя, составляющая одну ступень усиления, называется каскадом.

Усилители электронных сигналов принято классифицировать по роду усиливаемых сигналов. В соответствии с этим удобно все применяемые усилители разделить на две большие группы: усилители непрерывных сигналов и усилители дискретных сигналов. Такое разделение вызвано в основном тем, что некоторые электрические сигналы удобно задавать в спектральной форме, другие во временной. Характеристики и параметры сигналов, которые должны усиливаться усилителями первой группы, обычно задаются в спектральной форме, в соответствии с чем характеристики и параметры усилителей выражаются так же в спектральной форме. Характеристики дискретных сигналов удобно выражать в виде некоторых временных функций. Поэтому характеристики усилителей второй группы выражаются во временной форме.

В общем случае один и тот же усилитель в равной мере может быть отнесён к группе усилителей дискретных сигналов и к группе усилителей непрерывных сигналов. Однако каждая группа усилителей имеет свои специфические особенности и отвечает ряду специальных требований, которые могут не выполняться в другой группе усилителей. В каждой группе усилителей можно выделить две подгруппы, существенно отличающихся по своим характеристикам. В усилителях непрерывных сигналов к первой подгруппе относятся апериодические усилители, ко второй – избирательные усилители.

Апериодическими усилителями принято называть усилители, у которых зависимость коэффициента усиления от частоты выражена относительно слабо, без резких максимумов и минимумов. Апериодические усилители обычно используются для усиления электрических сигналов со спектром, простирающимся от весьма низких до весьма высоких частот. В зависимости от того, в какой части спектра сосредоточена главная часть энергии сигнала, апериодические усилители могут быть выполнены как:

- усилители постоянно и медленного изменяющегося напряжения, и тока, позволяющие усиливать сигналы с частотами до нескольких сотен герц;

- усилители звуковых частот, полоса пропускания которых может простираться до нескольких десятков килогерц;

- широкополосные усилители, предназначенные для усиления сигналов, спектр которых может доходить до нескольких сотен мегагерц.

Полоса пропускания усилителей, работающих при малых уровнях сигнала, оптимально согласуется с эффективной шириной спектра усиливаемого сигнала. Кроме того, часто возникает задача разделения сигналов с различными, неперекрывающимися (или часто перекрывающимися) спектрами. Это осуществляется с помощью избирательных усилителей, коэффициент усиления которых в сильной степени зависит от частоты, имея максимум в желаемой области частот, в которой сосредоточена главная часть энергии сигнала.

В зависимости от полосы пропускания избирательные усилители делятся на узкополосные и широкополосные. К узкополосным относят усилители, у которых отношение  ,  а к широкополосным  , где  и    нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания.

Усилители дискретных сигналов могут быть апериодическими и избирательными. Избирательные усилители применяются для усиления радиоимпульсных сигналов. Радиоимпульс отличается от обычного импульса тем, что имеет высокочастотные заполнение т.е радиоимпульсом называется отрезок высокочастотного колебания, состоящий из сравнительно небольшого числа периодов.

Список литературы:

1. Усилители электрических сигналов// Общедоступная универсальная интернет-энциклопедия. – 2014. [электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://studopedia.org/1-4985.html (дата обращения 05.10.2021)
2. Электронный усилитель // Общедоступная многоязычная универсальная интернет-энциклопедия. – 2019.  [электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электронный_усилитель (дата обращения 08.10.2021)