Тема 2.2.1. Назначение и классификация усилителей. Структурная схема и основные параметры усилителей.

Усилитель – устройство автоматики, в котором входной сигнал увеличивается до необходимого значения за счет внешнего источника питания (источника энергии).

Усилители бывают:

· Пневматические;

· Гидравлические;

· Электрические.

Электрические усилители классифицируются по следующим признакам:

1. По назначению:

· усилители напряжения (предварительные);

· усилители мощности (оконечные). Усилители мощности также иногда называют усилителями тока.

2. По виду входного сигнала:

· усилители постоянного тока;

· усилители переменного тока;

· импульсные усилители;

· фазочувствительные усилители.

3. По виду усилительного элемента:

· электронные (на электронных лампах);

· полупроводниковые (на транзисторах, тиристорах и микросхемах);

· электромагнитные (на электромагнитных дросселях с подмагничиванием);

· электромашинные (на генераторах постоянного тока).

Структурная схема усилителя.

Источник сигнала - микрофон, звукосниматель, магнитная или лазерная головки, датчики различных конструкций, радиоприемная антенна и т.д.

Усилительные элементы УЭ1 и УЭ2 – транзистор, тиристор, микросхема, электронная лампа, электромагнитный дроссель с подмагничиванием.

Нагрузка R_н – громкоговоритель, управляющие обмотки исполнительных двигателей постоянного и переменного тока, управляющие обмотки импульсных двигателей, катушки реле и контакторов, светодиоды и сигнальные лампы, измерительные приборы и т.д. Кроме этого в качестве нагрузки для усилителя напряжения может использоваться усилитель мощности.

Источник питания (энергии) – гальванические элементы (в том числе аккумуляторы), сеть переменного тока с использованием выпрямителей и стабилизаторов, солнечные батареи и т.д.

ООС – цепь отрицательной обратной связи – резистор, трансформатор.

Электрические усилители обладают следующими основными параметрами:

1. Выходная мощность – максимальная полезная мощность на выходе усилителя, при которой искажения выходного сигнала не превышают допустимых значений:

(Вт)

2. Коэффициент усиления по напряжению, току или мощности – отношение выходного сигнала к входному (во сколько раз выходной сигнал больше входного):

;

;

.

3. Коэффициент полезного действия – отношение полезной выходной мощности усилителя к мощности, потребляемой усилителем от источника питания:

,

где P_вых - полезная мощность на выходе усилителя;

P_потр – мощность, потребляемая усилителем от источника питания;

∆ P - мощность потерь.

4. Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания) – область частот, которая усиливается усилителем без искажения:

f_{min ÷} f_max (Гц);

5. Чувствительность U_ном (В) – напряжение на входе усилителя, при котором на выходе образуется требуемая (паспортная) мощность Р_вых.

6. Входное и выходное сопротивление усилителя:

(Ом), (Ом).