Підсилювачі електронні типи, характеристики, призначення
Електронними підсилювачами є спеціальні прилади, що підвищують потужність, напругу або струм сигналів, що надходять. Їхнє точне призначення та принципи дії залежать від конкретного виду пристрою, яких досить багато. Вони використовуються в звукозаписних студіях, на телебаченні та радіо, допомагають у прийомі Wi-Fi-сигналів та сигналів із космосу. І це не весь перелік функцій, тому важко переоцінити значення цих приладів.
Тріоди та перші підсилювачі
На початку XX століття у світі відбувався бурхливий розвиток технологій. Розвивалося машинобудування, промисловість, енергетика. Саме тим часом зародилася така наука, як електроніка. Спочатку вона не мала широкого практичного застосування, проте вже через півстоліття цей напрямок став найважливішим для людської цивілізації. Все, чим у наші дні користується людина, було б неможливим без розвитку електронних технологій. Важливим проривом того періоду стало винахід пристрою під назвою тріод.
Перша модель цього пристрою була скляною лампою з трьома електричними контактами і була призначена для зміни вхідного сигналу електричного струму. Зміна відбувалася шляхом посилення вхідного сигналу. Так з'явився перший в історії електронний підсилювач, який на зорі століття дозволив зробити прорив у галузі зв'язку – вдалося створити перший бездротовий телеграф.
Загальні принципи
Основний принцип роботи абсолютно будь-якого підсилювача електричних сигналів, незалежно від функціонального призначення, пов'язаний з тим, що при малих змінах значень електричного струму та/або напруги на вході підсилювального ланцюга відбувається значне збільшення цих параметрів на виході, щоможе бути застосовано практично.
Основна частина будь-якого підсилювача - пристрій під назвою транзистор. Він складається із трьох окремих напівпровідникових елементів, які мають електричні контакти – це колектор, база, емітер. При протіканні змінного струму через них, залежно від напряму, транзистор посилює або послаблює потужність вхідного сигналу.
Параметри підсилювачів
Найголовніша характеристика підсилювача – це коефіцієнт підсилення, і він дорівнює відношенню значення параметра на вході до значення параметра на виході з ланцюга. Фактично цей показник і дає головне уявлення про якість пристрою та його можливості. Ще один важливий параметр – амплітудна характеристика. Фактично, це функціональна залежність амплітуди вихідних показників від значень вхідного сигналу. Важливість даного параметра полягає в тому, що ця залежність нелінійна, а значить, на різні значення сигналу на вході схема буде реагувати по-різному. Третій важливий параметр електронного підсилювача – амплітудно-частотна характеристика, що фактично показує залежність значення коефіцієнта посилення частоти вхідного сигналу. Як виходить практично, при різної частоті змінного струму посилення відбувається по-різному.
Класифікація
Існує кілька ознак, якими виділяють ті чи інші різновиди підсилювачів. Перший – це частота. Низькочастотні прилади здатні підвищувати показник не більше ніж на сотню кілогерців. У високочастотних він росте не більше від 100 кГц до 100 МГц, іноді трохи більше. Є ще так звані «виборчі» устрою, які працюють у певному невеликому діапазоні частот. Найширше охоплення у четвертого виду приладів. Широкосмугові здатні посилювати від 10 Гц до 100МГц.
Інша типологія пов'язана з тим, що у пристроях міститься активний елемент. Це можливо, наприклад, транзистор. Виділяють напівпровідникові, НВЧ-підсилювачі, діодні, лампові.
Один з нових різновидів - параметричні, де зростання потужності сигналу відбувається за допомогою енергії генеруючого зовнішнього джерела. Епізодично змінюється ємність нелінійного індуктивного елемента електричного ланцюга. Існують підсилювальні прилади на тунельних діодах, які використовують передачі звуку в приймачах радіо.
Найбільш відома класифікація за режимами. Вони позначаються великими знаками латинського алфавіту. До 60-х років минулого століття існувало всього чотири класи: A, B, C, D. Згодом технології вдосконалювалися та ускладнювалися, з'явилися додаткові типи режимів, підкласи, підсилювачі зі змінною напругою.
Основи телемовлення
Найважливіший негативний фактор, що впливає на якість ТВ-сигналу, – віддаленість від джерела (телевежки). Якщо віддаленість від телевізійної вежі настільки висока, що антена просто не в змозі зловити сигнал, є сенс включити в мережу телевізійний підсилювач.
Застосування у мобільних мережах
Застосування у Wi-Fi
У сучасну інформаційну епоху важко уявити своє життя без доступу до Всесвітньої павутини. Найпопулярнішим типом бездротового з'єднання, безперечно, вважається Wi-Fi. Однак ця технологія має помітний мінус – обмежена дальність дії. За відсутності перешкод пристрою можуть приймати мережу лише на відстані до 100 метрів. Це не завжди зручно, особливо для великих компаній чи фірм, філії якої знаходяться у різних районах міста.
Подібний недолік знімають підсилювачі WiFi. Це спеціальніпристрої-повторювачі, які приймають слабкий електромагнітний сигнал, перетворять його на потужніший і ретранслюють на прилеглі приймачі інтернет-сигналу. WiFi-підсилювачі все частіше стають популярними в заміській місцевості, що робить цей тип інтернет-з'єднання не менш популярним, ніж мобільний.
Зміна звукової частоти
Людина здатна чути звук лише певних межах сприйняття. Фактично на звукові сигнали із частотою понад 20 тисяч Гц люди не можуть реагувати. Ультразвукові хвилі чують лише деякі види тварин, які переважно ведуть нічний спосіб життя. Щодо низькочастотних, то тут поріг для людини – від 16 Гц. Все, що нижче, називається інфразвуком. Подібні хвилі утворюються під час падіння метеорита, під час бур. Але для людського вуха такі сигнали нечутні.
Підсилювач частоти застосовують у багатьох побутових приладах та техніці. Це телевізори, передавачі радіо, музцентри. Є окремі спеціальні пристрої. Суть їх – у досягненні певного частотного діапазону, що дорівнює тому, що здатний сприйняти людський мозок. Низькі частоти перетворюються, змінюється потужність коливань. У деяких апаратах можна регулювати тембри, рівень гучності. За допомогою вбудованого еквалайзера можна навіть коригувати амплітуду сигналу.
Із застосуванням радіоламп
У лампових підсилювачах використовують вакуумні лампи. Такі прилади популярні у студіях звукозапису та відтворення музики. Їхня перевага в тому, що крім отримання відповідних частот вдається отримати додаткові тони. Їх називають гармоніками, і якщо у напівпровідникових пристроях це як парні, так і непарні, то в лампових – переважно лише перші. Звучання виходить чистіше, музика – якісніша.
Потужність лампових підсилювачів нижче, ніж у транзисторних, зате їх схеми набагато простіше, без великої кількості складних деталей. Вважається, такі прилади найбільш природно передають звук, особливо високі діапазони частот. З відтворенням басів можуть бути проблеми. Тому рекомендують прослуховувати за допомогою пристроїв здебільшого вокальну чи джазову музику.
Про моноблоки
Існує різновид електронних підсилювачів, які називають моноблочними. Їх вплив поширюється лише з один звуковий канал. Звідси термін, де "моно" означає "єдиний". Подібними агрегатами користувалися музиканти із досить відомих гуртів, таких як Grateful Dead. Підсилювачі працюють на лампах, але є і з транзисторами. Їхня перевага: дають чудову якість звуку.
Для обладнання стереосистеми потрібно два моноблоки. Це з впливом на правий чи лівий звуковий канал. На додаток бажано придбати попередній підсилювач. Моноблоки – перевірені часом устрою. Вони з'явилися одними з перших із подібних до себе і поширені до цього дня. Недоліки – досить висока ціна та особливі вимоги щодо розміщення та використання. Тому подібну аудіосистему обладнати можуть дозволити лише професійні музиканти, що мають кошти.