Посил і тель електро і чеських колеб а ний, пристрій, призначений для посилення електричних (електромагнітних) коливань в системах багатоканального зв'язку, радіоприймальної, радиопередающей, вимірювальної та ін. Апаратурі. Таке посилення являє собою процес управління джерелом енергії (джерелом живлення В. е. До.) В результаті впливу на нього підсилюються коливань через підсилювальний елемент - найчастіше транзистор , електронну лампу , тунельний діод , Параметричний діод, варіконд або індуктивності котушку з сердечником з феромагнітного матеріалу і ін. При цьому істотно, що керована потужність P 0 (джерела живлення) помітно перевищує керуючу P 1 (джерела підсилюються коливань), називається вхідною потужністю (рис. 1). Частина P 0, що віддається в зовнішній ланцюг (в навантаження), іменується вихідною потужністю P 2 На відміну від пасивної ланцюга, т. Е. Ланцюга, яка не містить джерела енергії, наприклад трансформатора електричного , Коефіцієнт посилення потужності (коефіцієнт передачі) В. е. к. Kp = P 2 / P 1> 1. Поряд з посиленням потужності В. е. к. здатний підсилювати напругу і струм джерела коливань, що оцінюється коефіцієнтом посилення напруги K u = U 2 / U 1 і коефіцієнтом посилення струму K i = I 2 / I 1 (U 1, I 1 і U 2, I 2 - напруга і ток відповідно на вході і виході В. е. до.).

В одних приладах (наприклад, лабораторних генераторах електричних коливань) В. е. к. використовується для посилення гармонійних коливань , В інших (наприклад, радіоприймачах ) - для посилення сигналу складної форми, що представляє собою суму безлічі гармонійних коливань з різними частотами і амплітудами. У оощем випадку В. е. к. служить для підвищення рівня сигналів різного виду, яке оцінюється перш за все величиною K p. Найпростіший В. е. к. виконують на 1 усилительном елементі. При необхідності отримання K p, більшого, ніж такий В. е. к. може забезпечити, застосовують більш складний В. е. к., що містить кілька каскадів посилення .

Класифікація В. е. к. В залежності від виду застосовуваних підсилюючих елементів розрізняють транзисторні і лампові В. е. к., діодні регенеративні підсилювачі, параметричні підсилювачі , діелектричні підсилювачі , магнітні підсилювачі , Підсилювачі на клістронах і лампах хвилі, що біжить , квантові підсилювачі (Див. також Мазер ).

У транзисторних В. е. к., зібраних на біполярних транзисторах або польових транзисторах , В залежності від того, який з висновків підсилювального елемента є загальним для входу і виходу підсилювального каскаду, розрізняють каскади із загальним емітером або витоком (рис. 2, а і б), із загальною базою або затвором (рис. 2, б і г ) і з загальним колектором або стоком. У В. е. к. на біполярних транзисторах через наявність вхідного струму на управління транзистором доводиться витрачати певну потужність. Цей недолік в меншій мірі властивий каскадам із загальним емітером (володіє порівняно великим вхідним опором - до декількох кому), в більшій - каскадів із загальною базою (десятки ом). Крім того, перші забезпечують K p, на порядок більший, ніж другі (кілька тис.), Що є їх основною перевагою. Каскади із загальною базою, проте, більш стійкі в роботі, менш критичні до змін температури або зміні транзистора, внесок є дуже невеликі нелінійні спотворення; вони використовуються переважно в крайових щаблях потужних В. е. к. Польовий транзистор за своїми основними параметрами (крутизні характеристик, вхідному опору, напрузі відсічення і ін.) - вельми близький аналог електронної лампи, використовуваної в лампових У е. к. (за способом використання електродів їй аналогічні як польовий, так і біполярний транзистори: катода відповідають витік і емітер, сітці - затвор і база, анода - стік і колектор). Це дозволяє застосовувати результати досліджень лампових каскадів із загальним катодом, сіткою або анодом до відповідних каскадів на польових транзисторах.

Всякий В. е. к. характеризується пропускною здатністю частот. Якщо нижня гранична частота смуги як завгодно близька до нуля, маємо постійного струму підсилювач , Якщо ж вона відокремлена від нуля кінцевим інтервалом, - підсилювач змінного струму (такий, наприклад, видеоусилитель ). Розрізняють селективні (виборчі) і апериодические (вибіркові) В. е. к. До селективним відносяться підсилювачі коливань приймається (високої) і проміжної частот радіоприймача; перші зазвичай містять каскади з коливальними контурами (або резонаторами ), Налаштованими на одну і ту ж частоту, другі - смугові електричні фільтри , Що дозволяють наблизити форму амплітудно-частотної характеристики В. е. к. до ідеальної (прямокутної). До групи апериодических В. е. к. входять підсилювачі звукової частоти, відеоусілітелі, підсилювачі імпульсних сигналів і ін.

Приклади практичного використання В. е. к. Підсилювач проміжної частоти радіоприймального пристрою в одних випадках містить кілька каскадів з двоконтурними (рис. 3) або більш складними електричними фільтрами, в інших він може являти собою апериодический підсилювач з високоселективними системами у вхідний і вихідний ланцюгах.

У потужних радіопередавальних пристроях знаходить застосування ламповий підсилювач ВЧ. У крайовому каскаді такого У. е. к. (рис. 4) навантаженням служить передавальна антена, зазвичай пов'язана з підсилювачем за допомогою фідера .

У транзисторних підсилювачах систем багатоканального зв'язку ширина смуги залежить від числа телефонних каналів: при 300 каналах вона лежить в межах 60-1300 кГц, при 1920 - верхня межа наближається до 9 Мгц, при 10800 - до 60 Мгц. Наприклад, підсилювач на 300 каналів (рис. 5) зазвичай містить 3 каскаду з загальним емітером, охоплених глибокою змішаною зворотним зв'язком (Послідовно-паралельної по входу і виходу), що дозволяє отримати досить високу вихідну потужність і задовольнити досить жорстким вимогам, що пред'являються до допустимого рівня нелінійних спотворень в системах далекого телефонного зв'язку. За допомогою такого зворотного зв'язку вдається також реалізувати які не залежать від підсилювальних властивостей каскадів вхідний і вихідний опору і притому таких значень, які забезпечують узгодження з підключеними до В. е. к. лініями, наприклад коаксіальними кабелями .

Транзистор T4, включений за схемою із загальною базою, з'єднаний послідовно з транзистором T3, утворюючи з ним т. Н. Каскодний посилить. каскад (з широкою смугою пропускання і підвищеною лінійністю).

Операційний підсилювач, застосовуваний для виконання певних математичних операцій - підсумовування, диференціювання, інтегрування і т.д., - представляє сооой підсилювач постійного струму з великим коефіцієнтом посилення KU (що досягає 105), зазвичай в інтегральному виконанні (див. мікроелектроніка ). У комплексі з зовнішніми елементами, що утворюють ланцюг зворотного зв'язку, операційний підсилювач отримав назву вирішального підсилювача , Він використовується в обчислювальній техніці. В операційному підсилювачі (рис. 6) є неінвертуючий вхід (що забезпечує в процесі посилення збіг полярностей поданого на нього сигналу і сигналу на виході) і інвертується (полярність змінюється на протилежну). Це властивість надає підсилювача його перший каскад, виконаний за т. Зв. диференціальної схемою, що реагує на різницю вхідних напруг (в результаті сигнали з різною полярністю складаються, а з однаковою - віднімаються і при настільки великому KU практично не впливають на вихідний сигнал). Інвертується вхід зазвичай використовується і для створення негативної або частотно-залежною зворотного зв'язку.

Підсилювач звукової частоти, який використовується, наприклад, при звукоусилении , Зазвичай закінчується двотактним каскадом посилення.

Такий каскад містить 2 підсилюючих елемента, що працюють зі зрушенням фаз підсилюються коливань на 180 °. Для збудження двотактного каскаду, що складається з однотипних підсилювальних елементів (наприклад, транзисторів р - п - р-типу), використовують фазоінверсного предоконечний каскад ( фазоинвертор ) Або трансформатор, вторинна обмотка якого має висновок від середньої точки (рис. 7); каскад, що містить різнотипні елементи (т. н. комплементарні структури, наприклад транзистори р - n - р-і n - р - n-типу), збуджується від джерела однофазного напруги, т. е. від звичайного однотактного каскаду, і в цьому випадку відпадає необхідність застосування трансформатора. У порівнянні з однотактних каскадом двотактний дозволяє отримувати набагато більшу вихідну потужність з меншими нелінійними спотвореннями. Поширені безтрансформаторні В. е. к. звукової частоти на транзисторах: одиночних комплементарних (з вихідною потужністю до 1 Вт) і т. н. складових (з вихідною потужністю кілька десятків Вт і більше). Відсутність трансформаторів допускає виготовлення В. е. к. у вигляді напівпровідникових і гібридних інтегральних мікросхем.

Ламповий підсилювач великої потужності використовується на вузлах проводового мовлення і в радіопередавачах (як модуляционного пристрої). Він зазвичай містить 4 двотактних каскаду, охоплених порівняно глибоким негативним зворотним зв'язком з метою зменшення нелінійних спотворень, зниження фону на виході і отримання невеликого вихідного опору.

Літ .: Лур'є Б. Я., Проектування транзисторних підсилювачів з глибокої зворотним зв'язком, М., 1965; Каліхман С. Г., Левін Я. М., Основи теорії розрахунку радіомовних приймачів на напівпровідникових приладах, М., 1969: Радіопередавальні пристрої, М., 1969; Цикин Г. С., Підсилювальні пристрої, М., 1971; Войшвилло Г. В., Підсилювальні пристрої, М., 1975.

Г. В. Войшвилло.

Мал. 3. Схема каскаду підсилювача електричних коливань проміжної частоти з двоконтурної колебательной системою: T1, Т2 - транзистори; R1-R6 - резистори; Сб - блокувальний конденсатор; C1, C2, L1, L2 - конденсатори і котушки індуктивності коливальних контурів; C3 - розв'язує конденсатор; Е - джерело постійного струму в ланцюзі харчування транзисторів.

Мал. 5. Спрощена схема лінійного підсилювача зв'язку на 300 каналів: Tp1, Tp2 - вхідний і вихідний трансформатори з сердечниками з магнітодіелектрика; T1-T4 - транзистори; R1-R9 - резистори; C1, C2 - конденсатори; LCR - коригувальна ланцюг, що служить для забезпечення стійкості підсилювача; ЄК - джерело постійного електричного струму.

Мал. 2. Принципові схеми підсилювачів на біполярних і польових транзисторах: із загальним емітером (а), загальним витоком (б), загальною базою (в) і загальним затвором (г); Е, К, Б - емітер, колектор і база біполярного транзистора; І, З, З - витік, затвор і стік польового транзистора; еr - джерело підсилюються коливань; Rг, Rн - еквівалентні опори вхідному ланцюзі і навантаження; Ебе, Еке, Ези, Еси - джерела постійного струму відповідно в ланцюгах база - емітер, колектор - емітер, затвор - витік, стік - витік. Назва типу підсилювача визначається тим, яка область (електрод) транзистора є спільною для ланцюга джерела підсилюється сигналу і ланцюги навантаження.

Мал. 4. Схема кінцевого підсилювального каскаду радіосигнали пристрою з фільтром нижніх частот: Л - електронна лампа (тетрод); А - антена; L1, L2 і C1-C3 - котушки індуктивності і конденсатори, що утворюють фільтр нижніх частот; L3 - дросель в ланцюзі живлення лампи; C4 - розділовий конденсатор; Ea і Ее - джерела постійного струму в анодному ланцюзі і ланцюзі екрануючої сітки.

Мал. 1. Структурна схема підсилювача електричних коливань: 1 - джерело сигналу; 2 - підсилювач; 3 - навантаження; 4 - джерело живлення; е1 - джерело підсилюються коливань; R1, R2 - еквівалентні опори джерела підсилюються коливань і навантаження; I1, P1, U1 - відповідно струм, потужність і напруга на вході підсилювача; I2, P2, U2 - струм, потужність і напруга на виході підсилювача; P0 - потужність джерела живлення.

Мал. 7. Принципова схема транзисторного двотактного каскаду: Tp1, Tp2 - вхідний і вихідний трансформатори; T1, T2 - транзистори; R1, R2 - резистори дільника напруги, необхідні для отримання необхідного напруги зміщення на базах; Ре - резистори в ланцюзі емітерів, призначені для симетрування плечей каскаду і додаткової стабілізації режиму роботи каскаду: ЄК - джерело постійного струму.

Мал. 6. Структурна схема операційного підсилювача: 1 - неінвертуючий вхід; 2 - інвертується вхід; 3 - загальний провід; 4 - вихід.