Технология усиления сигналов непрерывно претерпевает изменения. Если четверть века тому назад начался процесс вытеснения ламп транзистора.ми, то за последнее десятилетие на смену транзисторам пришли интегральные микросхемы.

Именно появление полупроводниковых приборов и новых технологических процессов позволило осуществить принцип интеграции, т. е. объединения множества транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов (небольшой емкости) в одно неделимое устройство, получившее название интегральной микросхемы, сокращенно интегральной схемы (ИС).

В отличие от усилителей, выполненных на дискретных усилительных элементах (УЭ), в усилителях на ИС широко используются новые схемные решения, позволившие исключить громоздкие детали - конденсаторы большой емкости, трансформаторы и др. В дальнейшем в качестве объединяющего названия для УЭ и ИС будем пользоваться термином усилительный прибор (УП).

Использование транзисторов и особенно интегральных схем привело к значительному уменьшению размеров, массы н стоимости радиоэлектронных устройств, а также к повышению их надежности. Большим достоинством таких устройств является также и то, что мощность потребления от источников питания уменьшилась во много раз.

Для облегчения понимания принципа действия современных усилительных устройств в начале книги рассматриваются существующие типы усилителей, их показатели и принцип работы усилительных приборов и устройств.

Описание практических схем начинается с усилителей постоянного тока, и, в частности, в микроэлектронном исполнении, вытесняющих схемы усиления переменного тока на дискретных элементах, новым видам которых также уделено внимание.

Книга рассчитана на читателей со средним образованием, знакомых с основами электро- и радиотехники и электроники, например, по книгам И. П. Жеребцова [1, 2], Она рассчитана на инженерно-технических работников не специалистов в данной области, учителей средней школы и ПТУ, радиомастеров и радиолюбите,1ей.

Автор выражает признательность рецензентам д-ру техн. наук профессору Н. И. Чистякову и канд. пед. наук доценту И. П. Же-ребцову за тщательное рецензирование рукописи.

Отзывы о книге следует направлять по адресу: 101000, Москва, Главпочтамт, а/я 693, изд-во Советское радио .

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Усилитель

сигнала

Нвгрузка

1.1. Основные определения

Усиление нрсдстажпяет co6oii процесс управления нсточ!ии<ом энергии (источником питания усилителя) в результате воздействия па него усиливаемых сигналов через усилительный прибор. Приэгом управляемая мощность Яо (источника питания) заметно превышает управляющую Р\ (источника усиливаемых сигналов), называемую входной мощностью (рис. 1.1). Часть мощности Ро, отдаваемая во внспшюю цепь (в нагрузку), представляет собой выходную мощность Р.

Способность усилителя увеличивать мощность сигнала оценивается коэффициентом усиле1П1я мощности

KPtlPi,

который, очевидно, должен быть больше единицы.

силивасмые снгиа.чы представляют собой колебания э. д. с.

В простейшем случае э. д. с. является гармонической (синусоидальной или косннусоидальпой) и характеризуется амплитудой £, и частотой \ (рис. 1.2,(i). В реальных условиях П]1и нередачс сигналов (иалри.мер, акустических, телевизионных) э. д. с. и5Меияется по сложному закону и представляет сумму нескольких или .множества гармонических составляющих с различными частотами и амплитудами (рис. 1.2.6). Отсюда следует, что составляющие усиливаемого сигнала, занимающие полосу частот fmln ... fmns, в ПрПН-

ципе должны в одинаховой степени усиливаться усилителем, чтобы сохранился характер сигнала.

По расположению в оби1сй схеме источника э. д. с, сигнала, нагрузки II направлению передачи сигнала усилитель, если ие принимать во внимание наличие у него источника питания (рис. 1.3.а), подключаемого к зажимам .i-3, аналогичен трансформатору (рнс. 1.3,6). Подобно трансформатору усилитель имеет два входных зажима I-/, к KOTopiiiM подводится мощность t\, н два выходных зажима 2-2, с которых снимается .мо1циость Р. отдаваемая нагрузке .2- Трансформатор, как н усилитель, способен равномерно (в известных пределах) передавать составляющие спектра частот сигнала.

Как трансформатор, так и усилитель уменьшать напряжение L, и юк /j, т. е.

питания ijcunu- теля

Рис.

1.1. Общая схема усилительного устройства.

могут улоличнкать или

Применительно к усилителю Lu Л называют входными, а I2 - выходными величинами. Отношение выходного напряжения (тока) к входному принято называть коэффициентом усиления напряжения (тока):

Эти же отношения применительно к трансформатору называют коэффициентами трансформации (или коэффициентами нередачи).

f Частота

f 2f 3f Jacmoma

Рис, 1.2. Форма э.д.с. и ее частотный спектр:

а - гар.\ЮНической-, б - с.чожной.

Нз рассмотренного ясно, что у усилителя а трансформатора коэффициенты К и Ki могут быть и больше и меньше единицы; Kl, Ki-\. Но коэффициент усиления (передачи) мощиосш Кр только у усилителя .может (и дплже1г) быть больше единицы, .ч это.м и заключается коренное отличие усилители от трансформатора.

Хотя важнейшим свойством усилителя является усиление мощности, но в ряде случаев интерес представляет его снособно.-ть усиливать нанряженне, оцениваемая коэффпциенто.м K~U2iU-,. На первый взгля.т, может показаться, что усилить напряжение, т. е. повысить его, можно с помон1,ью трансформатора, однако это не так. Дело г! том. что трансформатор не способен трансфор.мировать, т. е. передавать, нанряженне очень малой частоты, приближающейся к нулю, и в конечном счете постоянное напряжение, когда /=0; с друюон стороны, из-за увеличсипп потерь и присутствия л не.м реактивных составляющих он не может передавать напряжение