Усилитель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Усилитель — элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии вспомогательного источника, или за счёт уменьшения других характеристик входного сигнала (под термином «сигнал» здесь и далее понимается любое явление (или процесс), характеристики которого необходимо увеличить).[источник не указан 2060 дней]

Термин «усилитель» в своём первичном (основном) значении относится к преобразованию (увеличению, усилению) одной из характеристик исходного входного сигнала (будь то механическое движение, колебания звуковых частот, давление жидкости или поток света), при этом вид сигнала остаётся неизменным (остаётся механическим движением и т. д.; из одного вида в другой сигнал преобразуют датчики и устройства управления).

В то же время, термин «усилитель» не вполне корректно, но традиционно употребляется для обозначения устройств управления мощными электрическими нагрузками, например, «релейный усилитель» и «магнитный усилитель».

Типы усилителей[править | править вики-текст]

  • Активный усилитель — усилитель, в котором усиление сигнала осуществляется за счёт энергии внешнего источника. В сервоприводах (как то: гидро-, электро-, пневмоусилители) усиливается исходное механическое движение (как правило, оператора), за счёт внешней энергии. В электрических усилителях увеличивается амплитуда исходного сигнала (по напряжению и силе тока). В фотоумножителях усиливается интенсивность исходного светового потока. В активных усилителях часто используется обратная связь: положительная — для повышения чувствительности; отрицательная — для улучшения точности/стабильности.
  • Пассивный усилитель — усилитель, в котором усиление одной (необходимой) характеристики сигнала осуществляется за счёт уменьшения других характеристик. Например, домкрат (а также тисы, ручная таль, рычаг) является усилителем движения (силы) руки за счёт скорости (скорость (характеристика сигнала) уменьшается). Мухобойка и теннисная ракетка для сравнения являются усилителями скорости (за счёт уменьшения силы и/или времени воздействия). Виды пассивных уситилелей:
    • резонаторы и экраны — усилители, применяемые для усиления периодических (гармонических) колебаний в приёмниках и передатчиках звуковых и радиоволн, выполняющие усиление рабочей полосы в выбранном направлении за счёт уменьшения общей полосы и других направлений приёма/излучения;
    • зеркала и линзы — усилители для оптики, выполняющие усиление для выбранного участка (угла) наблюдения/освещения в ущерб остальным (участкам, углам). К таким усилителям относятся все оптические системы от лупы до телескопа;
    • системы с накоплением энергии — усилители, в которых большую часть времени происходит только накопление энергии сигнала (подаваемой относительно равномерно), и меньшую часть времени (чаще — импульсно) происходит отдача накопленного и усиленного сигнала на выходе. К таким усилителям относят молоток, преодоление крутой горки автомобилем «с разгона», систему зажигания (катушку зажигания) бензиновых двигателей, рубиновые лазеры, гидротаранный насос.

Смежные понятия[править | править вики-текст]

  • Увеличитель — практически полный синоним слова «усилитель», однако чаще употребляется для обозначения устройств, увеличивающих линейные размеры сигнала, что характерно для оптики (фотоувеличитель, увеличительное стекло). Устоявшиеся термины: «увеличитель сцепного веса», «увеличитель крутящего момента».
  • Ускоритель — устройство, увеличивающее скорость совершения процесса или движения частиц.
  • Умножитель — вид усилителя, в котором увеличение характеристики сигнала происходит в кратное число раз (соответственно числу ступеней). Примеры: умножитель напряжения, умножитель частоты, фотоэлектронный умножитель.

Электронный усилитель[править | править вики-текст]

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Усилитель звуковых частот[править | править вики-текст]

Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) — прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот (обычно от 16 до 20 000 Гц, в специальных случаях — до 200 кГц). Может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств — телевизоров, музыкальных центров, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиотрансляционной сети и т. д.

Операционный усилитель[править | править вики-текст]

Операционный усилитель — (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент усиления/передачи полученной схемы.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Измерительный усилитель (средство измерений)[править | править вики-текст]

Измерительный усилитель (средство измерений) — электронный усилитель, применяемый в процессе измерений и обеспечивающий точную передачу электрического сигнала в заданном масштабе.

Измерительный усилитель[править | править вики-текст]

Измерительный усилитель (иначе инструментальный усилитель, электрометрический вычитатель[1]) — это тип дифференциального усилителя с характеристиками, подходящими для использования в измерениях и тестирующем оборудовании. Такие характеристики включают: очень малое смещение постоянного тока, малый дрейф, малый шум, очень высокий коэффициент усиления при разомкнутой обратной связи, очень высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, и очень высокие входные сопротивления. Такие усилители применяются, когда требуются большая точность и высокая стабильность схемы, как кратковременно, так и долговременно.

Гидравлический усилитель[править | править вики-текст]

Следящий гидропривод — это регулируемый гидропривод, в котором закон движения выходного звена (вала гидромотора или штока (в некоторых случаях корпуса) гидроцилиндра) изменяется в зависимости от управляющего воздействия. Как правило к функциям слежения в следящем гидроприводе добавляются функции усиления управляющего сигнала по мощности. Поэтому синонимом термина «следящий гидропривод» считается термин «гидравлический усилитель».

Магнитный усилитель[править | править вики-текст]

Магнитный усилитель — это статический аппарат, предназначенный для управления величиной переменного тока посредством слабого постоянного тока. Применяется в схемах автоматического регулирования электродвигателей переменного тока. Основное назначение — управление силовым электроприводом (распространены в строительной технике), также применялись в бытовых стабилизаторах переменного тока, в регуляторах освещения киноконцертных залов, в двоичной ЭВМ ЛЭМ-1 Л. И. Гутенмахера и в троичных ЭВМ «Сетунь (компьютер)» и «Сетунь-70» Н. П. Брусенцов а также в цепях управления тепловоза[2][3][4]. По-прежнему магнитные усилители используются в системах, измеряющих постоянные токи от тензодатчиков. Гибридные схемы, сочетающие в себе миниатюрный магнитный усилитель с полупроводниковым, легко решают проблему дрейфа нуля и обладают высокой точностью.

Релейный усилитель[править | править вики-текст]

Реле исторически появилось как усилитель сигнала (напряжения) в телеграфной связи, где на протяжённых линиях связи сигнал ослабевал и промежуточные реле восстанавливали (усиливали) сигнал (напряжение) для следующего участка линии. Сигнал был дискретным (включено-выключено), соответственно, и реле использовалось в качестве дискретного усилителя.

В настоящее время непосредственно для усиления сигналов реле практически не используется, а применяется для разгрузки контактов, многоконтактного переключения и гальванической развязки электроцепей, то есть, как устройство управления и защиты.

Вероятно, по аналогии с реле, устройства управления (силовой) нагрузкой, которые ничего не усиливают, также традиционно называют усилителями, к примеру, магнитный усилитель.[источник не указан 2060 дней]

Другие виды усилителей[править | править вики-текст]

Существуют также оптические усилители и электромеханические усилители.

См. также[править | править вики-текст]

Уменьшение сигнала:

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Москва, «МИР», 1982. Стр.466, рис.25.3.
  2. Международная конференция SORUCOM.2006, Сборник материалов, Брусенцов Николай Петрович, МГУ, ВМиК, Троичные ЭВМ «Сетунь» и «Сетунь 70»
  3. Академия тринитаризма Дмитрий Румянцев, Долой биты! (Интервью с конструктором троичной ЭВМ)
  4. ГОСТ 17561-84 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. УСИЛИТЕЛИ МАГНИТНЫЕ. Термины и определения