Усилители

История электронных усилителей началась в 1904 году, когда Ли де Форест сконструирован первый усилитель на основе изобретенной им же электронной лампы.

 

Последующее развитие усилителей происходило достаточно стремительно и напрямую зависело от развития других электронных технологий.

 

С 1948 г., американскими учеными Дж. Бардиным, У. Браттейном и У. Шокли создан точечный транзистор, начался новый этап развития полупроводниковой электроники.

У. Шокли разработал теорию плоскостного транзистора. В 1952 г. были созданы первые промышленные образцы плоскостных транзисторов, получивших в дальнейшем широкое распространение.

Тогда же У. Шокли предложил полевой транзистор с управляющим p—n переходом.

 

В 50-х годах были разработаны различные типы биполярных транзисторов,

 

Принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором был предложен еще в 1926 г. Ю. Лилиенфельдом, но до окончательной разработки этих транзисторов потребовалось почти 30 лет исследований электрофизических процессов на границе полупроводника с диэлек­триком и технологии получения необходимых структур.

Эти п/п приборы и создавались с целью их применения в усилителях

 

1932 год — Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.

 

1942 год — в США построен первый операционный усилитель — усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000) как самостоятельное изделие.

 

Основным назначением данного класса усилителей стало его использование в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций над электрическими сигналами. Отсюда его первоначальное название — решающий

 

Краткая история развития отечественной теории и техники усилителей:

 

В 1915 г. В. И. Коваленков создал первую в мире аппаратуру для телефонной трансляции.

В 1918 г. Нижегородская радиолаборатория наладила выпуск отечественных электронных ламп, как маломощных приемно-усилительных, так и мощных генераторных, рук. М. А. Бонч-Бруевич.

- В 20-е годы начат выпуск приемно-усилительной аппаратуры, мощных усилителей проводного вещания (Н. Л. Безладнов, С. Н. Кризе, Н. Н. Павлов и др.).

- В разработке и выпуске усилителей для звукового кино большое участие принимали В. В. Муромцев, К. А. Ломакин, руководил работами А. Ф. Шорин.

- В конце 30-х и 40-х годах большой вклад в разработку широкополосных усилителей внесли Г. В. Брауде, О. Б. Лурье, В. Л. Крейцер.

- В 1922 г. О. В. Лосевым был создан первый полупроводниковый усилитель (кристадин).

- В 1919 г. М. А. Бонч-Бруевич теоретически обосновал возможность использования эквивалентной схемы электронной лампы, дал определение ее параметров.

- В 1925 г. А. И. Берг подробно проанализировал все известные в то время ламповые каскады. Далее теорию расчета усилителей развил М. Г. Марк.

- 1940 г. Вопросы теории и практики применения обратных связей в усилителях изложены в монографии Г. С. Цыкина.

- В 1961 г. О. В. Лурье впервые предложил вести расчет усилителей по переходным характеристикам.

- В 60-х годах Н. Г. Басов и А. М. Прохоров удостоены Нобелевской премии за создание квантовых усилителей, работающих на частотах, превышающих 300 ГГц.

- В конце 60-х годов – начале 70-х широко использовались полупроводниковые транзисторы, которые имели намного меньшие размеры и были более экономичными в плане энергопотребления.

- В 70-х годах начали появляться интегральные микросхемы, которые имели довольно хорошие характеристики наряду с малыми размерами, но все же уступали транзисторам по некоторым параметрам.

- В настоящее время техника построения усилителей в интегральном исполнении достигла высоеого уровня. Но транзисторы и электронные лампы до сих пор применяются в усилительной технике.

 

***************************

 

Усилители предназначены для усиления электрических сигналов

(напряжений, токов, зарядов)

 

Обозначения (УГО):

 

Рис.2.1 Обозначения усилителей

Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебания с некоторым уровнем мощности получить на выходной нагрузке те же колебания, но с большим уровнем мощности. Эффект увеличения уровня мощности – усиление.

Усиление – это процесс преобразования энергии источника питания в энергию полезного сигнала, выделяемую в нагрузке, под действием сигнала управления (источника сигнала).

Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала с помощью активных элементов.

Для связи активных элементов с источником входных колебаний и выходной нагрузкой и для того, чтобы придать усилителю необходимые частотные свойства, применяют обычные пассивные элементы электрических цепей: резисторы, катушки индуктивности, трансформаторы, конденсаторы, изделия пьезотроники и др.

Активные и пассивные элементы, выполненные либо в виде дискретных компонентов, либо в едином технологическом цикле (интегральная схема), соединяются нужным образом (принципиальная схема) и, совместно с источником питания, образуют усилительное устройство.