какие усилители бывают по количеству каскадов

Как выбрать усилитель и не ошибиться

Покупаем понимая

Как выбрать усилитель и не ошибиться

Покупаем понимая

Усилитель низкой частоты, наряду с акустическими системами, является неотъемлемым элементом любой AV-системы, будь то навороченный стереокомплекс или многоканальный домашний кинозал. В качестве источника контента в конкретном случае могут выступать самые разные устройства – от проигрывателей виниловых пластинок до смартфонов, но аудиосигнал от них рано или поздно всегда попадет на усилитель. Какие они бывают и чем отличаются? Попробуем в этом разобраться.

Усилительная часть любой AV-системы структурно состоит из предварительного усилителя и усилителя мощности. Даже если эти блоки объединены в одном корпусе и имеют общий блок питания, функции их различны. Предварительный усилитель занимается повышением напряжения полезного сигнала до уровней, достаточных для работы выходных каскадов (усилителя мощности). В нем же обычно реализуют все сервисные функции – коммутатор входов, регулятор громкости, темброблок и тому подобное. Задачей же усилителя мощности является подача в цепь нагрузки, в качестве которой могут выступать акустические системы или наушники, достаточной для их нормальной работы мощности. Несмотря на разное функциональное назначение, классификация и принципы, заложенные в усилительные каскады, общие, потому в дальнейшем мы не будем разделять эти понятия. Для каждой категории приведем пример наиболее характерного представителя.

Классифицируют усилительные каскады по самым разным признакам. Попытаемся выделить основные. Итак, усилители можно разделить по :

– По типу использованных в усилительном каскаде активных элементов :

1. Ламповые усилители

Как следует из названия, активными элементами в таких усилителях выступают электровакуумные лампы. Преобладали до начала 70-х годов прошлого века. Отличаются низким КПД, существенным весом и большим тепловыделением. Кроме того, лампа уступает другим типам усилительных приборов в части стабильности характеристик во времени. Тем не менее, этот тип усилителей востребован в среде любителей аудио до сих пор. Причиной стали «ламповые искажения», которые субъективно воспринимаются ухом более лояльно, чем искажения, привносимые активными элементами других типов.

Интегральный ламповый усилитель Audio Research VSi75

Тип – интегральный ламповый усилитель | Название – Audio Research VSi75 | Лампы – 6H30 (2), KT150 (4) | Выходная мощность, Вт – 75 x 2 ( продолжительная 20 Гц — 20 кГц ) | Частотная характеристика, Гц – 1 — 70 000 (по уровню –3 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,05 (1 Вт), 1,5 (75 Вт) | Отношение сигнал/шум, дБ – 88 | Входное сопротивление, кОм – 52,5 | Аудиовходы – стереопары RCA (5) | Аудиовыход – стереопара RCA (Tape) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 600 | Дополнительно – пульт ДУ, информационный дисплей | Габариты, см – 43 x 18,5 x 39 | Масса, кг – 24

2. Транзисторные (дискретные) усилители

Усилительными элементами здесь выступают биполярные или полевые транзисторы. К достоинствам этого типа усилителей можно отнести компактность, сравнительно высокий КПД, небольшой вес, прочность и стабильность характеристик. То есть, все то, с чем у вакуумных ламп имеются проблемы. Кроме того, транзисторы дешевле ламп. В результате к началу 80-х годов прошлого века транзисторные усилители практически вытеснили лампу с рынка бытовой аппаратуры, оставив последней лишь часть самого верхнего ценового сегмента.

Усилитель мощности Accustic Arts AMP II mk3

Цена – 1 000 000 руб.

Тип – стереофонический усилитель мощности | Название – Accustic Arts AMP II mk3 | Выходная мощность, Вт – 275 x 2 (8 Ом), 450 x 2 (4 Ом), 675 x 2 (2 Ом) | Усиление, дБ – 31 | Входное сопротивление (баланс./небаланс.), кОм – 20/100 | Разделение каналов, дБ – 109 | Отношение сигнал/шум, дБ – 103 | Гармонические искажения, % – 0,001 | Аудиовходы – балансные XLR, аналоговые RCA | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 2 200 | Габариты, см – 48,2 x 35,0 x 43 | Масса, кг – 55

3. Усилители на интегральных схемах

В принципе, такие усилители – это частный случай предыдущей категории, поскольку интегральная схема по сути – множество тех же самых транзисторов, объединенных в одном компактном корпусе (отсюда и название – интегральная). Но, все же, принято разделять эти типы, и мы здесь не будем упорствовать. Главное преимущество таких усилителей – компактность и небольшой вес. Поэтому в портативной технике это, пожалуй, безальтернативное решение.

Интегральный усилитель Devialet Expert 140 Pro

Тип – интегральный усилитель со встроенным блоком ЦАП и платой сетевого стриминга | Название – Devialet Expert 140 Pro | Выходная мощность, Вт – 2 х 140 (6 Ом) | Частотная характеристика, Гц – 0 — 95 000 (–3 дБ) | Гармонические искажения + шум (для полной мощности), % – 0,0005 | Отношение сигнал/шум, дБ – 130 | Коэффициент демпфирования – 8 000 | Выходное сопротивление, Ом – 0,001 | Аудиовходы – конфигурируемые цифровые или аналоговые 4 х RCA (2 цифровых коаксиальных, cтереопара), Phono MM/МС (2), цифровой оптический TosLink, Gigabit Ethernet, USB type B | Дополнительно – Wi-Fi 802.11ac (2,4 / 5 ГГц) | Габариты, см – 38,3 x 4,0 x 38,3 | Масса, кг – 5,65

4. Гибридные усилители

Усилители, каскады которых относятся к разным типам, описанным выше. Чаще всего это комбинации лампы и транзистора. А среди этого варианта наиболее популярна концепция, когда предварительные каскады выполняют на лампах, а выходные – на транзисторах, что позволяет наилучшим образом использовать достоинства разных типов и нивелировать недостатки.

Интегральный гибридный усилитель McIntosh MA252

Тип – интегральный гибридный усилитель | Название – McIntosh MA252 | Лампы – 12AX7a (2), 12AT7 (2) | Выходная мощность, Вт – 100 x 2 (8 Ом, продолжительная 20 Гц — 20 кГц), 160 x 2 (4 Ом, продолжительная 20 Гц — 20 кГц) | Частотная характеристика, Гц – 10 — 100 000 (по уровню –3 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,03 | Отношение сигнал/шум, дБ – 97 (80 – Phono MM) | Входное сопротивление, кОм – 20 | Коэффициент демпфирования – > 200 (8 Ом), > 100 (4 Ом) | Аудиовходы – Phono, XLR, стереопары RCA (2) | Аудиовыход – RCA (сабвуфер) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 600 | Габариты, см – 30,5 x 19,4 x 45,7 | Масса, кг – 12,7

– По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой :

1. Трансформаторные усилители

Конечно, речь здесь идет вовсе не о силовых трансформаторах в блоке питания, а о трансформаторах, работающих с аудиосигналом, в задачу которых входит согласование выходного каскада усиления с нагрузкой – акустическими системами или наушниками. Чаще всего трансформаторное согласование используется в ламповой технике, поскольку необходимо согласовывать большое выходное сопротивление лампы с малым импедансом колонок. Для транзисторных аппаратов эта проблема не столь критична, но и здесь в дорогом сегменте порой встречается такой вариант. Ограничением здесь выступает сложность производства и высокая стоимость трансформаторов, способных эффективно работать во всей полосе звуковых частот.

Интегральный ламповый усилитель Audio Note Jinro

Цена – 1 750 000 руб.

Тип – интегральный ламповый усилитель | Название – Audio Note Jinro | Лампы – 5R4WGB (2), 211 (2), ECC82/5814a, 7044 | Выходная мощность, Вт – 20 x 2 (4 / 8 Ом) | Входное сопротивление, кОм – 100 | Чувствительность входов, мВ – 450 | Аудиовходы – стереопары RCA (4) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 200 | Габариты, см – 30,5 x 30,5 x 64 | Масса, кг – 38

2. Бестрансформаторные усилители

Транзисторный выходной каскад, построенный на комплементарной паре транзисторов и работающий в двухтактном режиме, в сравнении с ламповым имеет низкое выходное сопротивление, потому здесь вполне можно обойтись без дорогостоящего трансформатора. Именно этот тип усилителей наиболее распространен. В ламповых моделях усилителей такой тип встретить сложнее. Без выходных трансформаторов обходятся либо усилители, работающие на высокоомную нагрузку, либо схемотехнически сложные устройства с множеством выходных ламп, работающих параллельно.

Интегральный усилитель Chord Electronics CPM 3350

Тип – интегральный усилитель | Название – Chord Electronics CPM 3350 | Выходная мощность, Вт – 220 x 2 (8 Ом) | Усиление, дБ – 30 | Частотная характеристика, Гц – 0,8 — 46 000 (по уровню –1 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,05 | Отношение сигнал/шум, дБ –

– И, наконец, по режиму работы выходного каскада усилители различаются по классам :

1. Класс «A» — лампы или транзисторы выходного каскада постоянно работают в линейном режиме. Проблема здесь в том, что только довольно узкий участок вольт-амперной характеристики активного элемента является линейным, и для того, чтобы использовать именно этот участок, необходимо задавать смещение (рабочую точку), что приводит к высокому току покоя. Именно по этой причине усилители, работающие в классе A, интенсивно греются даже при отсутствии полезного сигнала на входе, а радиаторы выходных каскадов таких аппаратов напоминают порой батареи отопления. К достоинствам таких усилителей можно отнести минимальные искажения сигнала. Угол отсечки активного элемента при этом равен 360°. В классе «A» работают все линейные однотактные усилители.

Усилитель мощности Gryphon Mephisto

Цена – 3 500 000 руб.

Тип – стереофонический усилитель мощности | Название – Gryphon Mephisto | Выходная мощность, Вт – 175 (8 Ом), 1 400 (1 Ом), 6 000 (пиковая 0,5 Ом) | Усиление, дБ – 31 | Частотная характеристика, Гц – 0 – 400 000 (по уровню –3 дБ) | Выходное сопротивление, Ом – 0, 025 | Входное сопротивление (баланс., 20 — 20 000 Гц), кОм – 20 | Разделение каналов, дБ – бесконечно | Отношение сигнал/шум, дБ – 83 | Гармонические искажения, % – 1 (175 Вт), 0,06% (50 Вт) | Аудиовходы – балансные XLR | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 2 650 | Габариты, см – 52 x 34 x 71 | Масса, кг – 108

2. Класс «B» — режим работы двухтактного выходного каскада, когда каждый усилительный элемент из пары обрабатывает полезный сигнал одной полярности. Угол отсечки каждого элемента в этом случае равен 180 градусам. Для уменьшения нелинейных искажений при переходе сигнала через ноль выходные элементы работают с небольшими, но ненулевыми токами покоя. Эти токи существенно меньше, протекающих в каскадах, работающих в классе «A», потому и КПД такого усилителя куда выше, и греется он не настолько сильно. Но здесь нас подстерегает другая проблема – при открытии усилительного элемента всегда будет нелинейность, что приведет к искажениям типа «ступенька», когда один элемент закрывается, а второй только открывается. По этой причине усилительные каскады, работающие в классе «B», в аудиотехнике не применяются.

3. Класс «AB» — как следует из названия, этот тип выходного каскада должен сочетать в себе преимущества классов «A» и «B». Здесь усилительные элементы работают с большими углами отсечки (превышающими 180 градусов). Как и в классе «A», им задается смещение — меньшее, чем в классе «A», но достаточное, чтобы избежать роста искажений в переходном режиме, как в классе «B». Варьируя рабочую точку активных элементов (регулируя ток покоя), можно делать усилитель по характеру ближе к классу «A» или «B». К примеру, если приоритет отдается классу «A», то до определенной мощности такой выходной каскад будет работать в «чистом» классе «A», а в «AB» будет переходить только на высоких уровнях мощности. К подобному типу относится подавляющее большинство современных усилителей, применяемых в бытовой аппаратуре.

Интегральный усилитель Gryphon Diablo 300

Цена – 1 000 000 руб.

Тип – интегральный усилитель | Название – Gryphon Diablo 300 | Выходная мощность (8/4/2 Ом), Вт – 300/600/950 | Усиление, дБ – 38 | Частотная характеристика, Гц – 0,1 – 350 000 (по уровню –3 дБ) | Выходное сопротивление, Ом – 0, 019 | Входное сопротивление (баланс./небаланс., 20 — 20 000 Гц), кОм – 40/20 | Разделение каналов, дБ – >120 | Отношение сигнал/шум, дБ – 85 | Гармонические искажения, % – менее 0,1 | Аудиовходы – балансные XLR (2), аналоговые RCA (3) | Аудиовыходы – небалансный RCA (2) | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 1900 | Габариты, см – 48 x 23,5 x 46 | Масса, кг – 38,1

4. Класс «D» — этот тип усилителей переживает в наше время настоящий бум, связанный с тем, что производители все уверенней решают проблемы, возникающие при работе таких усилителей, связанные с линейностью их работы и уровнем искажений. Еще не так давно усилители, работающие в классе «D», можно было встретить лишь в сабвуферах, а сегодня на их базе создаются полнодиапазонные компоненты очень высокого класса. Активный элемент здесь работает в ключевом режиме, что снимает проблему использования лишь линейного участка его характеристики, а для усиления полезного сигнала используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Полезный сигнал преобразуется специальным блоком в последовательность промодулированных по длительности (ширине) импульсов, которая управляет выходными ключами большой мощности. На выходе ключей стоит простой LC-фильтр, в задачу которого входит усреднение импульсного сигнала — таким образом происходит восстановление усиленного полезного сигнала. Главным достоинством усилителей, работающих в классе «D» — КПД, приближающийся к 100 процентам. За этой цифрой стоит очень многое — нет необходимости проектировать мощные блоки питания и строить огромные системы охлаждения выходных каскадов со всеми вытекающими из этого нюансами, а для портативной техники это означает ощутимо более продолжительную работу на одном заряде аккумулятора.

Интегральный усилитель Devialet Expert 250 Pro

Цена – 1 083 000 руб.

Тип – интегральный усилитель со встроенным блоком ЦАП и платой сетевого стриминга | Название – Devialet Expert 250 Pro | Выходная мощность, Вт – 2 х 250 (6 Ом) | Частотная характеристика, Гц – 0 — 95 000 (–3 дБ) | Гармонические искажения + шум (для полной мощности), % – 0,0005 | Отношение сигнал/шум, дБ – 130 | Коэффициент демпфирования – 8 000 | Выходное сопротивление, Ом – 0,001 | Аудиовходы – цифровой балансный AES/EBU, конфигурируемые цифровые или аналоговые 6 х RCA (4 цифровых коаксиальных, cтереопара), Phono MM/МС (2), цифровой оптический TosLink, Gigabit Ethernet, USB type B | Дополнительно – Wi-Fi 802.11ac (2,4 / 5 ГГц) | Габариты, см – 40,0 x 4,0 x 40,0 | Масса, кг – 9,7

Источник

Усилители низкой частоты классов: А, B, AB, D, G, H

Здравствуй, Хабр!

В данной статье мы рассмотрим звуковые усилители классов: А, B, AB, D, G, H

Сначала рассмотрим классы по положению рабочей точки. Каждый транзистор имеет выходную характеристику, которую можно найти в DataSheet.

Пример характеристики на рисунке ниже.

Выходная характеристика транзистора.

Именно с помощью данной характеристики мы сможем выбрать класс усилителя по положению точки покоя.

Выходная характеристика показывает какой ток нам нужно задать базе транзистора, для того чтобы получить определённый класс усилителя, также мы узнаем Iк.

Класс А

Класс А — это такой режим работы усилительного элемента, при котором входные значения, проходя через усилительный элемент не прерывается. То есть точно повторяет входной сигнал.
Усилительный элемент приоткрыт всегда и точно повторяет отрицательную и положительную волну.

Класс B

Элемент, работающий в данном классе способен усиливать только одну полуволну, положительную либо отрицательную.

Такой класс используют в двухтактных усилителях, где положительную полуволну усиливает один транзистор, а отрицательную другой.

Двухтактный усилительный каскад класса В. Но на выходе усилителя работающего в данном классе мы имеем искажение. Данное искажение называется «Ступенькой».

Для устранения данного искажения нужно перейти к классу АВ. На рисунке ниже показаны два класса усилителя В и АВ и их выходные сигналы относительно входным.

Класс D

Принцип действия данного класа. В данном режиме работы, транзистор либо открыт либо полностью заперт. Это достигается с помошью модулятора ШИМ сигнала. Именно это дает такому каскаду кпд свыше 90% (практически на любых мощностях).

Минусом данного каскада являются искажения. Они вознакают из-за способа модуляции так-как существует «мертвый» период который необходим для предотвращения сквозных утечек.

Также сильными источниками искажений являются L и C элементы в фильтре (НЧ).

Усилители класса G и H

Сначала поговорим о питании усилителей. Для получения большой мощности, необходимо иметь большое напряжение питания.

Но сигнал входной и соответственно выходной не всегда обладают большой амплитудой и на маленькой мощности большое напряжение питания не является необходимым, более того КПД данного усилителя на маленькой мощности падает.

Отсюда и вытекают классы усилителей G и H.

Отличие данных усилителей заключается в питании, напряжение которого меняется при необходимости, а в зависимости какой класс G или H оно меняется либо ступенчато, либо плавно.

В усилителе класса H напряжение питания меняется плавно то есть транзисторы находятся в усилительном режиме, а в классе G оно меняется ступенчато, транзисторы в данном классе находятся в ключевом режиме (полностью открыты или полностью заперты).

Усилитель класса H

Усилитель класса G

Вывод: Усилители для комфортного прослушивания звукового тракта в домашних условиях должны работать в классе А, АB или D.

Источник

Усилитель

Электронный усилитель — это усилитель, задача которого состоит в том, чтобы увеличить сигнал по мощности, при этом сохраняя форму усиливаемого сигнала. Более подробно это определение можно прочесть в Википедии. В этой статье мы поверхностно пробежимся по основам теории усилителей.

Что такое усилитель?

В электрических схемах очень часто встречаются сигналы малой мощности. Например, это может быть звуковой сигнал с динамического микрофона

слабый радиосигнал, который ловит из эфира ваш китайский радиоприемник

Либо отраженный сигнал от ракеты противника, который уже потом ловит, усиливает и отслеживает радиолокационная установка. Для примера: зенитно-ракетный комплекс ТОР:

Как вы видите, в электронике абсолютно везде требуется усиление слабых сигналов. Для того, чтобы их усиливать, как раз нужны усилители сигналов. Усилители широко применяются в радиолокации, телевидении, радиовещании, телеметрии, в вычислительной технике, авторегулировании, в системах автоматики и тд.

Что такое черный ящик в электронике

В общем виде усилитель можно рассматривать как черный ящик. Что представляет из себя этот черный ящик? Это ящик. Он черный). А так как он черный, то абсолютно никто не знает, что находится в нем. Остается только предполагать. Но возможен и такой вариант, что мы можем предпринять какие-либо действия и ждать ответной реакции. После ответной реакции этого черного бокса, можно предположить, что находится у него внутри.

То есть по сути черный ящик должен иметь какие-либо «сенсоры» для восприятия информации извне, некий «вход», а также некий «выход» для ответной реакции. То есть подавая на вход какое-либо воздействие, мы ждем ответной реакции черного ящика на выходе.

Пусть в черном ящике будет кот или кошка, но пока никто не знает, что он(а) там есть. Что мы сделаем в первую очередь? Потрясем ящик или пнем по нему, так ведь? Если там кто-то мяукнет, значит однозначно или кошка, или кот). То есть последовала ответная реакция. Как определить дальше кошка или кот? Открываем ящик, и из него вылазит лохматое чудо. Если побежала — значит кошка. Если побежал — значит кот).

Но также в черном ящике может быть абсолютно любое тело или вещество. Для таких ситуаций мы должны провести как можно больше опытов, то есть произвести как можно больше входных воздействий для более точного определения содержимого черного ящика.

Что такое четырехполюсник

В электронике черным ящиком является четырехполюсник. Что вообще такое четырехполюсник? Четырехполюсник — это черный ящик, внутри которого имеется неизвестная электрическая цепь. Здесь мы видим две клеммы на вход, через которые подается входное воздействие и две клеммы на выход, с которых мы уже будем снимать отклик нашего «электрического черного ящика».

Пассивный четырехполюсник

Например, RC-цепь является пассивным четырехполюсником, так как она имеет четыре вывода: два на вход и два на выход, и как мы видим, она не содержит в себе какой-либо источник питания. Эта RC цепочка является пассивным фильтром низкой частоты (ФНЧ).

В пассивных четырехполюсниках напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе, но мощность при этом не увеличивается. Как же напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе? Здесь достаточно вспомнить трансформатор, а также последовательный и параллельный колебательные контура. Для них точнее было бы определение преобразователи напряжения, но никак не усилитель, так как усилитель должен иметь в своем составе обязательно источник питания, у которого он будет брать энергию для усиления слабого входного сигнала.

Также в пассивном четырехполюснике мощность на выходе никак не будет больше мощности, чем на входе. Если вы этого добьетесь, то сразу же получите вечный источник энергии и Нобелевскую премию в придачу. Но помните, что закон сохранения энергии, который впервые был еще сформулирован Лейбницем в 17 веке, никто не отменял.

Активный четырехполюсник

Загоняя на вход такой схемы синусоиду, на выходе мы получим ту же самую синусоиду, но ее амплитуда будет в разы больше.

Это, конечно же, верно для идеального усилителя, т.е. абсолютно линейного и без ограничения на амплитуду входного и выходного сигнала. В реальных усилителях, требуется чтобы амплитуда не превышала допустимую и усилитель был правильно спроектирован. Кроме того, любой реальный усилитель вносит искажения и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) и еще многими другими параметрами, которые мы рассмотрим в следующей статье.

В активном четырехполюснике, одним из которых является усилитель мощности, мощность на выходе будет больше, чем на входе. Естественно, при этом не нарушается закон сохранения энергии, так как мощность, которая выделяется на нагрузке — это преобразованная мощность источника питания. Входной слабый сигнал просто управляет этой мощностью. Более подробно можно прочитать в статье про принцип усиления транзистора.

Обобщенная схема усилителя

Она выглядит примерно вот так:

Как вы уже знаете, источник питания играет главную роль в усилительном каскаде. Маломощный слабый сигнал управляет расходом энергии источника питания. В результате на выходе мы получаем умощненную копию входного слабого сигнала. Усиление произошло благодаря тому, что источник питания давал свою мощность для усиления входного сигнала. Ну как-то вот так).

Типы усилителей

Усилители можно разделить на три группы:

Усилитель напряжения

Усилитель напряжения (УН) усиливает входное напряжение в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по напряжению и вычисляется по формуле:

K_U — это коэффициент усиления по напряжению

U_вых — напряжение на выходе усилителя, В

U_вх — напряжение на входе усилителя, В

Усилитель тока

Усилитель тока (УТ) усиливает входной ток в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по току и вычисляется по формуле:

где K_I — коэффициент усиления по току

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

Смысл работы усилителя тока такой: при определенной силе тока во входной цепи, на выходе в цепи нагрузки мы получаем силу тока, бОльшую в K_I раз, независимо от того, какое значение принимает номинал нагрузки. Здесь уже работает простой закон Ома I=U/R.

Если сила тока должна быть постоянной, а значение сопротивления у нас может быть плавающим, то для поддержания постоянной силы тока в цепи нагрузки у нас усилитель автоматически изменяет напряжение U_вых на нагрузке. В результате, ток как был постоянной величиной, так и остался. Или буквами: R_н =var, Iвых= const.

Объяснение выше вы будете рассказывать своему преподу по электронике, а теперь объяснение для полных чайников. Итак, во входной цепи E_и —>R_и —>R_вх пусть у нас течет сила тока в 10 мА. Коэффициент K_I =100, следовательно, на выходе в цепи нагрузки E_вых —>R_вых —> R_н будет течь ток с силой в 1 А (10мА х 100). Но сам по себе такой ток не будет ведь гулять по этой цепи. Ему надо создать условия для протекания. Допустим, у нас нагрузка 10 Ом. Какое тогда напряжение должно быть в этой цепи для получения силы тока в этой цепи в 1 А? Вспоминаем дядюшку Ома: I=U/R. 1=U_вых /10, получаем U=10 В. Вот такое напряжение нам будет выдавать усилитель тока на выходе.

Но что, если нагрузка поменяет свое значение? Ток должен остаться таким же, не забывайте, то есть 1 А, так как это у нас усилитель тока. В этом случае, чтобы сила тока в цепи оставалась 1 А усилитель автоматически поменяет свое значение напряжения на выходе U_вых на 1=U_вых /5. U_вых =5/1=5 В. То есть на выходе у нас уже будет 5 Вольт.

Усилитель мощности

Раньше было очень круто и модно собирать усилители мощности (УН) своими руками, включить Ласковый Май и вывернуть громкость на всю катушку. Сейчас же УМ может собрать или купить каждый, благо интернет и Алиэкпресс всегда под рукой.

Чем же УМ отличается от УН и УТ?

Если в УТ мы увеличивали только силу тока, в УН — напряжение, то в УМ мы увеличиваем в кратное число раз ток и напряжение.

Формула мощности для постоянного и переменного тока при активной нагрузке выглядит вот так:

Следовательно, коэффициент усиления по мощности запишется как:

K_P — коэффициент усиления по мощности

P_вых — мощность на выходе усилителя, Вт

P_вх — мощность на входе усилителя, Вт

Также не забывайте, что нагрузки могут быть как чисто активными (типа лампочки накаливания, резистора, различных нагревашек), так и иметь реактивную составляющую (катушки индуктивности, конденсаторы, двигатели и тд).

Выходная мощность усилителя

Выходная мощность усилителя, отдаваемая в активную нагрузку, будет выражаться формулой:

P_вых — выходная мощность усилителя, Вт

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

U_Вых — напряжение на нагрузке, В

Мощность на нагрузку с реактивной составляющей будет уже выражаться через формулу:

P_вых — выходная мощность усилителя, Вт

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

cos φ — где φ — это разность фаз между осциллограммой тока и напряжения

Например, разность фаз между током и напряжением в активной нагрузке равна нулю, следовательно, cos0=1. Поэтому формула для активной нагрузки принимает вид

Более подробно про это можно прочитать в статье про активное и реактивное сопротивление.

Максимальная выходная мощность, при которой искажение сигнала на выходе не превышает качественных значений усилителя, называют номинальной мощностью усилителя.

Ну и обобщенное правило, для того, чтобы было проще запомнить все эти три вида усилителя:

Виды усилителей по полосе пропускания

По ширине полосы пропускания усилители делятся на:

Усилители низкой частоты

Также их еще называют усилители звуковой частоты (УЗЧ). Они предназначенные для усиления сигналов с частотой от десятков Герц и до 20 кГц. 20 кГц — это предел частоты, которая может быть воспринята человеческим ухом. Поэтому, такой тип усилителей очень любят меломаны и радиолюбители.

Усилители высокой частоты

Они предназначены для усиления сигналов во всем диапазоне частот, используемых электроникой.

Широкополосные усилители

Они позволяют усиливать широкую полосу частот (например, от десятков герц до нескольких мегагерц). Здесь, думаю, все понятно.

Узкополосные усилители

Они усиливают узкую полосу частот. Это могут быть резонансные фильтры, а также фильтры, которые строятся на основе УВЧ и УНЧ.

Усилители постоянного тока

Усиливают сколь угодно медленные электрические колебания, начиная с частоты, равной нулю герц (постоянный ток).

Если вы желаете больше знать об усилителях, то читайте статью основные параметры усилителя.

Источник