Усилвател на електрически трептения - Електротехника - Термини и определения - РЗА
устройство, предназначено за усилване на електрически (електромагнитни) трептения в многоканални комуникационни системи, радиоприемащо, радиопредавателно, измервателно и друго оборудване. Такова усилване е процес на управление на енергиен източник (източник на захранване на ултразвуков е.к.) в резултат на въздействието върху него на усилени трептения чрез усилващ елемент - най-често транзистор, електронна тръба, тунелен диод, параметричен диод, вариконд или индуктор, намотка със сърцевина от феромагнитен материал и др. Важно е контролираната мощност P0 (източник на захранване). ) значително надвишава управляващата мощност P1 (източник на усилени трептения), наречена входна мощност (фиг. 1). Частта P0, дадена на външната верига (на товара), се нарича изходна мощност P2. k.Kp = P2/P1>1. Наред с укрепването на властта Ат. к. е в състояние да усили напрежението и тока на източника на трептене, което се оценява чрез коефициента на усилване на напрежението Ku = U2 / U1 и коефициента на усилване на тока Ki = I2 / I1 (U1, I1 и U2, I2 са съответно напрежението и тока на входа и изхода на U.e.c.).
В някои устройства (например лабораторни генератори на електрически трептения) U. e. к. се използва за усилване на хармонични трептения, в други (например радиоприемници) - за усилване на сигнал със сложна форма, който е сума от много хармонични трептения с различни честоти и амплитуди. В случая ooshem, U. e. к., служи за повишаване на нивото на сигнали от различни видове, което се оценява предимно от стойността на Kp.Най-простият U. e. к. изпълнете на 1 усилващ елемент. Ако е необходимо да се получи Kp, повече от такива U. e. може да осигури, използва по-сложна W. e. до., съдържащ няколко етапа на усилване.
Класификация U. e. в зависимост от вида на използваните усилващи елементи, има транзистор и тръба U. e. к., диодни регенеративни усилватели, параметрични усилватели, диелектрични усилватели, магнитни усилватели, клистронни и тръбни усилватели с бягаща вълна, квантови усилватели (виж също Мазер).
В транзистора U. e. K., сглобени на биполярни транзистори или полеви транзистори, в зависимост от това кой от изходите на усилващия елемент е общ за входа и изхода на усилващия етап, има етапи с общ емитер или източник (фиг. 2, a и b), с обща база или порта (фиг. 2, b и d) и с общ колектор или дренаж. В W. e. тъй като при биполярните транзистори, поради наличието на входен ток, трябва да се изразходва определено количество мощност за управление на транзистора. Този недостатък е по-малко присъщ на каскади с общ емитер (имащи относително голямо входно съпротивление - до няколко kΩ), и в по-голяма степен - на каскади с обща основа (десетки ома). Освен това първите осигуряват Kp, което е с порядък по-голямо от второто (няколко хиляди), което е основното им предимство. Каскадите с обща основа обаче са по-стабилни при работа, по-малко критични към температурни промени или транзисторни промени и въвеждат много малки нелинейни изкривявания; те се използват предимно в крайните стадии на мощен U. e. й. Полевият транзистор в основните си параметри (стръмност на характеристиките, входно съпротивление, напрежение на прекъсване и т.н.) е много близък аналог на електронна тръба, използвана в тръба U e. до. (според методаИзползването на електроди е подобно както на полеви, така и на биполярни транзистори: източникът и емитерът съответстват на катода, затворът и основата съответстват на решетката, дренажът и колекторът съответстват на анода). Това дава възможност да се приложат резултатите от изследванията на етапите на лампата с общ катод, решетка или анод към съответните етапи на транзистори с полеви ефекти.
Примери за практическото използване на U. e. й. Усилвателят на междинната честота на радиоприемника в някои версии съдържа няколко етапа с двойна верига (фиг. 3) или по-сложни електрически филтри, в други може да бъде апериодичен усилвател с високо селективни системи във входните и изходните вериги.
В мощни радиопредавателни устройства се използва RF тръбен усилвател. В крайната каскада на такъв U. e. к.(фиг.4) товарът е предавателната антена, обикновено свързана към усилвателя чрез захранващо устройство.
Транзисторът Т4, свързан по схема с обща база, е свързан последователно с транзистора Т3, образувайки с него т.нар. каскодно усилване каскада (с широка честотна лента и повишена линейност).
Операционен усилвател, използван за извършване на определени математически операции - сумиране, диференциране, интегриране и т.н. - е DC усилвател с голямо усилване KU (достигащо 10 5), обикновено в интегриран дизайн (виж Микроелектроника). В комбинация с външни елементи, които образуват верига за обратна връзка, операционният усилвател се нарича усилвател за вземане на решения, използва се в изчислениятатехника. Операционният усилвател (фиг. 6) има неинвертиращ вход (който осигурява съвпадение на полярностите на подавания към него и изходния сигнал по време на процеса на усилване) и инвертиращ (полярността е обърната). Това свойство придава на усилвателя неговото първо стъпало, направено по т.нар. диференциална верига, която реагира на разликата във входните напрежения (в резултат на това се добавят сигнали с различна полярност, а със същата полярност те се изваждат и с толкова голям KU практически не влияят на изходния сигнал). Инвертиращият вход също често се използва за създаване на отрицателна или честотно зависима обратна връзка.
Аудио усилвател, използван например при усилване на звука, обикновено завършва с двутактно усилващо стъпало.
Такава каскада съдържа 2 усилващи елемента, работещи с фазово изместване на 180° на усилените трептения. За възбуждане на двутактна каскада, състояща се от същия тип усилващи елементи (например p-p-p-тип транзистори), се използва фазово обърната предтерминална каскада (фазов инвертор) или трансформатор, чиято вторична намотка има извод от средната точка (фиг. 7); каскада, съдържаща хетерогенни елементи (така наречените допълващи се структури, например транзистори тип p-n-p- и n-p-n), се възбужда от еднофазен източник на напрежение, т.е. от конвенционална едноциклена каскада и в този случай няма нужда да се използва трансформатор. В сравнение с етапа с един цикъл, етапът push-pull ви позволява да получите много повече изходна мощност с по-малко нелинейно изкривяване. Безтрансформаторните U. e. са широко разпространени. до аудио честота на транзистори: единична допълнителна (с изходна мощност до 1 ват) и др. композит (съсизходна мощност от няколко десетки вата или повече). Липсата на трансформатори позволява производството на U. e. под формата на полупроводникови и хибридни интегрални схеми.
Лампов усилвател с висока мощност се използва в кабелни излъчващи възли и в радиопредаватели (като модулиращо устройство). Обикновено съдържа 4 етапа на натискане и издърпване, обхванати от относително дълбока отрицателна обратна връзка, за да се намали нелинейното изкривяване, да се намали бръмченето на изхода и да се получи малък изходен импеданс.
Лит .: Лури Б. Я., Проектиране на транзисторни усилватели с дълбока обратна връзка, М., 1965 г.; Калихман С. Г., Левин Я. М., Основи на теорията за изчисляване на излъчващи приемници на полупроводникови устройства, М., 1969: Радиопредавателни устройства, М., 1969; Цикин Г. С., Усилвателни устройства, М., 1971; Войшвило Г.В., Усилвателни устройства, М., 1975 г.