Классификация усилительных устройств
Усилительное устройство – это устройство, которое используется с целью усиления напряжения, тока, мощности сигнала до уровня, необходимого для нормального необходимого для нормальной работы устройства, подключенного к его выходу.
Процесс усиления протекает за счет потребления энергии источника питания активными составляющими усилительного устройства. Усилительные устройства классифицируются:
- По виду усиливаемых сигналов. По данному признаку различают усилители импульсных и непрерывных сигналов. Усилительные устройства непрерывных сигналов предназначены для усиления сигналов, время изменения которых меньше, чем продолжительность переходного процесса в самом устройстве. Усилители импульсных сигналов применяются для усиления импульсных непериодических и периодических сигналов. В данном случае основным условием является то, что переходные процессы усилительного устройства не должны быть причиной искажения начальной формы сигналов.
- По типу усиливаемой величины. По данному признаку усилительные устройства делятся на усилители мощности, напряжения и электрического тока.
- По диапазону усиливаемой величины. По данному признаку усилительные устройства делятся на усилители постоянного тока, а также усилители переменного тока низкой (от 20 до 20000 Гц), высокой (до 300 МГц) и сверхвысокой (более 300 МГц) частоты. По этому признаку усилители сверхвысоких и высоких частот также делятся на резонансные (обеспечивают связь в очень узком диапазоне), узкополосные и широкополосные усилители.
- По виду усилительных соединительных цепей усилительных каскадов. По данному признаку усилители делятся на усилительные устройства с RC-связью (между выходом предыдущего и входом последующего каскадов включается резистивно-емкостная цепь), усилительные устройства с гальванической связью и усилительные устройства с трансформаторной связью.
- По виду нагрузки. По данному признаку различают усилительные устройства делятся на усилители емкостной, активной и активно-емкостной нагрузкой.
- По назначению. По данному признаку усилительные устройства делятся на телевизионные, измерительные и т.п.
- По типу активных элементов. По данному признаку усилительные устройства делятся на квантовые, транзисторные, ламповые и т.д.
Проектирование усилительных устройств
Процесс проектирования усилительного устройства состоит из следующих основных этапов:
- Анализ технического устройства и его доработка (при необходимости). На данном этапе определяется назначение усилительного устройства, осуществляется выбор параметров усилительного устройства (не указанных в техническом задании), а также анализ источников и поиск аналогов.
- Эскизное проектирование. На данном этапе строится функциональная схема усилителя, производится синтез структуры усилительного устройства, определяются требования к узлам и составляющим усилителя.
- Разработка принципиальной схемы каждого узла усилительного устройства и его в целом. На данном этапе обосновывается выбор схемного решения, рассматриваются варианты исполнения узлов усилительного устройства и обеспечения регулировки усиления; выбирается элементная база; производится электрический расчет характеристик составляющих усилителя, а также их выбор; производится расчет результирующих параметров и характеристик, также их проверка на соответствие требованиям нормативных документов и технического задания; моделируется разработанное усилительное устройство при помощи специальных компьютерных программ (Electronic Work Bench, OrCAD и другие).
- Разработка составляющих конструкции усилительного устройства.
- Оформление технической документации.
Электрический расчет является одним из самых важных этапов проектирования. От качества его выполнения зависят конечные характеристики и параметры готового усилительного устройства. Электрический этап состоит из расчета оконечного каскада усиления (выбор транзисторов оконечного каскада; расчет числа и площади транзисторов, которые включаются параллельно; расчет уравнительных резисторов; расчет термостабилизирующих резисторов), расчета предварительного каскада усиления (выбор транзисторов предварительного каскада усиления; расчет резисторов промежуточного каскада усиления), расчета расчет внешних цепей усилителя (расчет коэффициента усиления и коэффициента передачи цепи; расчет параметров внешней цепи; выбор типа резистора; расчет необходимой точности прибора).
Каскад усиления – это ступень усилительного устройства, которая содержит один или несколько усилительных элементов, а также цепи нагрузки и связи между предыдущими и последующими ступенями.
