.

АКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Для обеспечения высокого качества звуковоспроиз­ведения разработчики бытовых электроакустических устройств используют весь арсенал современной элект­роники и микроэлектроники. Видную роль в нем играют активные приборы — устройства, обеспечивающие уси­ление электрических сигналов и их преобразование (например, модуляцию). В современных электронных устройствах используются три основных типа активных приборов:

  • -    вакуумные приборы — электронные лампы; 
  • -    полупроводниковые приборы — в основном тран­зисторы разных типов; 
  • -   интегральные микросхемы, представляющие собой законченные функциональные устройства, содер­жащие от нескольких до многих миллионов транзис­торов. 
Не утихают споры о том, какие из этих приборов лучшие для построения усилительных устройств. В любом случае усилители на активных приборах восполняют ост­рый недостаток технических средств для реализации уси­ления слабых звуковых сигналов и их потерь в ходе пере дачи сигналов от микрофона до громкоговорителя или звуковой колонки.

Чтобы внести хоть некоторую ясность, надо вспом­ним, о том, что они из себя представляют и как работают.  Усилители относятся к одному из основных узлов радиоэлектронной аппаратуры. Их классификация весьма разнообразна и определяется диапазоном и полосой частот усиливаемых сигналов, уровнем сигналов на входе и выходе, типом используемых приборов и, наконец, механизмом усиления и схемной реализацией. Узкополосные усилители усиливают сигналы в заданном узком диапазоне частот, обеспечивая тем самым эффективную фильтрацию мешающих сигналов (помех) других частот. В современных системах связи и радиолокации используются специальные широкополосные информационные сигналы. Для их обработки требуются широкополосные и сверхширокополосные усилительные каскады. В измерительной аппаратуре и вычислительной технике используются усилители постоянного тока, а в радиовещательной и аудиоаппаратуре применяются усилители как высокой, так и звуковой частоты.  При приеме слабых сигналов во входных каскадах приемных трактов должны стоять маломощные, но высокочувствительные усилители. Наоборот, выходные усилители радиопередатчиков должны отдавать в антенну сигналы большой мощности. Что касается схем усилителей, то их разнообразие обуславливается всеми перечисленными факторами.

Активные элементы усилителей имеют нелинейные зависимости токов от напряжений (вольтамперные характеристики), что приводит к изменению формы усиливаемого сигнала и обогащению его спектра. Эти изменения называются нелинейными искажениями. К линейности усилительных каскадов приемо-передающей аппаратуры предъявляются жесткие требования. Нелинейность усилителей приводит к взаимодействию сигналов различных частотных каналов и к появлению на их выходах комбинационных составляющих. Частоты этих составляющих могут попадать в полосы других информационных каналов, создавая так называемые интермодуляционные помехи. Наименьшие нелинейные искажения имеют место при усилении слабых сигналов, когда вольтамперные характеристики активных элементов можно приближенно считать линейными. Нелинейные свойства усилителя отражает его амплитудная характеристика . Она измеряется при подаче на вход усилителя гармонического сигнала постоянной частоты. Идеальная амплитудная характеристика имеет вид прямой, проходящей через начало координат под углом наклона, определяемым коэффициентом усиления. Реальная амплитудная характеристика отличается от идеальной. В области больших сигналов это связано с нелинейностью характеристик электронных приборов. При малых сигналах работа усилителя ограничена его собственными шумами, на фоне которых полезные сигналы на выходе устройства становятся неразличимыми. Таким образом, нормальный режим работы усилителя имеет место в интервале входных напряжений, соответствующих точкам. Величина этого интервала определяет динамический диапазон усилителя.

В отличие от ламп, транзисторы существуют двух типов проводимости, меньше по массе и габаритам. Все это в совокупности с большими токами коллектора облегчает построение усилителей с прямой (непосредственной) связью с нагрузкой. У транзисторов нет нити накаливания, потребляющей дополнительную энергию и рано или поздно сгорающей, нет и раскаленного катода, эмиссия электронов которого со временем ухудшается. Зато транзисторы больше, чем лампы подвержены электрическому пробою, нелинейность выходных характеристик транзисторов выражена более резко, так что при перегрузках транзисторы создают заметно бОльшие искажения.