Классификация усилителей

Усилители электрических сигналов являются одним из наиболее распространенных устройств в электронной аппаратуре, применяемой в различных областях науки и техники. Особенно широкое применение усилители находят в аппаратуре автоматики, телемеханики, диагностики, телеметрического контроля и управления, связи и т.д.

Для классификации усилителей используют следующие отличительные признаки.

По виду усиливаемых электрических сигналов во времени:

— усилители непрерывных по времени сигналов, т.е. сигналов, имеющих медленный непрерывный периодический характер изменения амплитуды;
— усилители импульсных сигналов, т.е. сигналов с быстроменяю- щимся значением амплитуды.

По абсолютному значению усиливаемых частот:

— усилители постоянного тока (УПТ) усиливают как постоянную, так и переменную составляющую сигнала с частотой до 50 Гц (применяются в измерительной технике);
— усилители переменного тока усиливают только переменную составляющую сигнала. В зависимости от абсолютных значений нижней f и верхней^ частот сигнала они делятся:
• усилители низкой (звуковой) частоты (УЗЧ) с /_нч = 20 Гц до f = 20 кГц, т.е. в полосе частот, которые воспринимает человеческое ухо (применяются в звуковоспроизводящей аппаратуре, устройствах автоматики и вычислительной технике);
• усилители высокой частоты (УВЧ) (для частоты выше звуковой) являются избирательными (полосовыми) усилителями; усиливают сигналы в узкой полосе частот (П =^_ч1 — f_m2) /⁼ 20 кГц- 100 МГц и их называют узкополосными. УВЧ применяются в высокочастотных трактах передатчиков и приемников;
• широкополосные усилители (ШПУ), у которых ширина полосы частот усиливаемых сигналов составляет/ = 20Гц—100 МГц (применяются в устройствах импульсной связи, видеоусилителях и радиолокации).

По току активного (усилительного) элемента:

— ламповые (электровакуумные приборы);
— транзисторные (биполярные и полевые транзисторы);
— параметрические, в которых усиление сигналов происходит за счет изменения параметров элементов в схеме (например, в контуре LC, изменяя L или С, можно добиться генерации незатухающих колебаний);
— квантовые усилители — устройства для усиления электромагнитных волн СВЧ или оптического диапазона за счет эффекта вынужденного излучения атомов, молекул или ионов.

По характеру нагрузки:

— усилители напряжения, на выходе которых получают усиленное напряжение, повторяющее по форме входной сигнал;
— усилители тока, обеспечивающие на выходе требуемый ток;
— усилители мощности, преобразующие малую мощность входного сигнала в большую мощность на выходе.

Такое разделение усилителей является условным, так как в любом случае в конечном счете усиливается мощность. Усиление тока или напряжения во многом зависит от схемы включения усилительного (активного) элемента. Различают схемы включения, в которых транзисторы (биполярный или полевой) включены по схеме с общим эмиттером или истоком, с общими базой или затвором либо с общим коллектором или стоком. При использовании в качестве усилительного элемента электровакуумного триода используются схемы включения: с общим катодом, с общим управляющим электродом (сеткой) или с общим анодом.

Во всех схемах включения происходит усиление и тока и напряжения, что соответствует усилению и мощности. Однако в одних схемах усиление напряжения больше, чем тока, или наоборот. В связи с этим схемы, имеющие большее усиление напряжения, называют усилителями напряжения, а с преобладанием усиления тока — усилителями тока. Усилительные каскады с общим коллектором, стоком и анодом называют соответственно эмиттер- ными, стоковыми или катодными повторителями. Общее свойство усилителя — усиление мощности сохраняется и в повторителях, поэтому повторитель напряжения усиливает входной ток, а повторитель тока — напряжение.

По назначению:

— усилители линейные; усилители микрофонные; дифференциальные усилители; операционные усилители; и т.д.

По конструктивному исполнению:

— дискретной технологии; интегральной технологии; интегральной микросхемотехники.

По числу каскадов:

— однокаскадные; многокаскадные.