Підсилювачі.
План.
Лекція 17. Підсилювачі.
· Підсилювачі
· Характеристики підсилювачів
· Зворотний зв'язок
· Електронні генератори синусоїдальних електричних коливань
Пристрої, призначені для підсилення електричних сигналів мають назву підсилювачі.
Процес підсилення є один з випадків процесу керування енергією і, в принципі полягає в тому, що надійшовший на вхід підсилювача від керуючого джерела електричної енергії слабкий сигнал керує більш сильним сигналом на його виході.
Вхідний сигнал не є джерелом енергії вихідного сигналу. Енергія вихідного сигналу утворюється за рахунок витрачання енергії електричних джерел живлення, але в той же час без сигналу на вході не утворюється і сигнал на виході.
Отже вхідний сигнал керує вихідним сигналом, джерелом енергії якого є певний пристрій живлення.
Узагальнена структурна схема підсилюючого пристрою:
 |
Вхідний пристрій (вхідне коло)призначений для подачі підсилюємого сигналу на підсилюючий елемент, який забезпечує керування з боку вхідного сигналу вихідним, створюючи тим самим підсилення.
Підсилений сигнал передається споживачу – навантаженню підсилювача. Коло, в яке включений споживач, називається вихідним колом (вихідним пристроєм).
Пристрій живлення забезпечує роботу підсилюючого елементу і є джерелом енергії вихідного сигналу.
Підсилюючий елементнеобхідний для забезпечення процесу підсилення.
Такі підсилюючі властивості має і транзистор. Як було показано вище, значення колекторного струму залежить від в основному від струму емітера і може змінюватись в широких межах при зміні напруги між емітером і базою.
В узагальненому викладі фізична суть роботи підсилюючого елемента можна розглядати як властивість його змінювати в широких межах його опір під дією вхідного сигналу. В результаті цього на опорі навантаження, який включений послідовно з підсилюючим елементом (ПЕ), здійснюється пульсація напруги і виділяється підсилений по потужності сигнал Uвих, утворений джерелом ЕРС Е завдяки протіканню струму в навантаженні.
Для більшого підсилення сигнал з виходу першого ПЕ подається на такий же елемент, тобто підсилювач може мати кілька підсилюючих елементів, що послідовно підсилюють сигнал. Частина схема, що складається з одного ПЕ із вхідними і вихідними колами, називається підсилюючим каскадом.
Умовне позначення підсилюючого каскаду: 
В багатокаскадних підсилювачах розрізняють попередній і кінцевий каскади. Попередній –підсилює вхідний сигнал до рівня, що забезпечує нормальну роботу наступних каскадів. Кінцевий – забезпечує підсилення потужності сигналу до рівня, необхідного для нормальної роботи вихідного пристрою (гучномовця в акустичних системах, електродвигуна в системах автоматики і т. ін.).
Коефіцієнт підсилення – це відношення величини сигналу на виході до величини сигналу на вході підсилювача:
КU = Uвих / Uвх; КІ = Івих / Івх; КР = Рвих / Рвх;
Якщо підсилювач складається з кількох (n) каскадів, то К = К1×К2 ×…×Кn.
Часто коефіцієнт підсилення відображають не у відносних, а в логарифмічних одиницях, тобто використовують не К, а його логарифм. Доцільність цього обумовлена тим, що органи відчуття людини сприймають підвищення сили зовнішнього подразнення не пропорційно, а значно повільніше: 
де
S – суб’єктивне сприйняття підсиленого сигналу;
S0 – суб'єктивне сприйняття вхідного сигналу;
U – фактична амплітуда підсиленого сигналу;
U0 – фактична амплітуда вхідного сигналу;
A – коефіцієнт пропорційності.
Так, якщо сила звуку підвищиться в 100 разів, то суб'єктивно це підвищення сприйметься як збільшення приблизно в 2 рази (lg 100 = 2).
Є два види логарифмічних одиниць: децибелиінепери.
Співвідношення: К[Дб] = 20×lgK =20×lg(Uвих / Uвх); К = 100,05К[Дб]
Якщо К[Дб] = 1 Дб, то К = 1,12;
К[Дб] = 2 Дб, то К = 1,25.
Коефіцієнт підсилення по потужності:
КР[Дб] = 10×lgKР
К = 100,1Кр[Дб]
Коефіцієнт підсилення для U і І в неперах:
К[Нп] = lnК; К = еКНп (е» 2,72).
При К[Нп]= 1 Нп, К = е » 2,72.
Для потужності: КР [Нп] = 0,5×lnКР; КР = е 2К р[Нп].
При КР[Нп] = 1, КР = 7,4.
Для багато каскадних підсилювачів:
К[Дб] = 20×(lgK1 + lgK2 + … + lgKn) = K1[Дб] + K2[Дб] + … + Kn[Дб].