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 затворомбыл 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 колебанийназывается 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.