Усилитель мощности и усилитель напряжения
Усилители - это устройства, используемые в электронике для улучшения или увеличения силы сигнала. В зависимости от требований усилители используются для увеличения напряжения сигнала или тока сигнала или мощности сигнала. Как правило, усилители представляют собой трехпортовые устройства с входным портом, выходным портом и портом питания. Общая работа усилителя заключается в создании усиленной версии входного сигнала на выходе, потребляя мощность от источника питания. Отношение между выходным сигналом и входным сигналом такого свойства, как напряжение, ток или мощность, называется усилением. Например, соотношение между выходным напряжением и входным напряжением равно коэффициенту усиления по напряжению усилителя GAINvoltage=Vout / V in, и аналогично GAINpower=Pout / Pin Для линейного режима усилителя, как это требуется в большинстве случаев, значения коэффициента усиления должны быть постоянными в рабочей области.
Усилитель напряжения
Усилители напряжения - это устройства, усиливающие входное напряжение, по возможности с минимальным током на выходе. Технически усилитель с высоким коэффициентом усиления по напряжению является усилителем по напряжению, но он может иметь или не иметь низкий коэффициент усиления по току. Из-за этих свойств коэффициент усиления мощности усилителя также невелик. Транзисторы и операционные усилители при правильном смещении и других условиях действуют как базовые усилители напряжения. Основное применение усилителей напряжения - усиление сигнала, чтобы на него меньше влияли шумы и затухание. Когда передаваемые сигналы теряют силу и деформируются, усиление напряжения на передатчике сведет к минимуму этот эффект, и приемник сможет уловить и интерпретировать сигнал с достаточной точностью.
Идеальные усилители напряжения имеют бесконечное входное сопротивление и нулевое выходное сопротивление. На практике усилитель с высоким входным сопротивлением по отношению к выходному сопротивлению считается хорошим усилителем напряжения.
Усилители мощности
Усилители мощности - это устройства для усиления входной мощности, по возможности с минимальным изменением выходного напряжения по отношению к входному напряжению. То есть усилители мощности имеют высокий коэффициент усиления по мощности, но выходное напряжение может меняться, а может и не меняться. КПД усилителей мощности всегда ниже 100%. Поэтому на каскадах усиления мощности наблюдается большое тепловыделение. Усилители мощности используются в устройствах, которые требуют большой мощности на нагрузке. В многокаскадных усилителях усиление мощности производится на конечных каскадах усиления. Аудиоусилители и ВЧ-усилители используют усилители мощности на заключительном этапе для обеспечения достаточной мощности нагрузки. Контроллеры серводвигателей также используют усилители мощности для управления двигателями. Усилители мощности подразделяются на несколько классов в зависимости от доли входного сигнала, используемого для усиления. Классы A, B, AB и C используются в аналоговых цепях, а классы D и E - в коммутационных цепях.
В современной электронике большинство усилителей мощности построено с использованием компонентов на основе полупроводников, в то время как усилители на основе электронных ламп (клапанов) по-прежнему используются в средах, где основными требованиями являются точность, частотная характеристика и надежность. Например, в гитарных усилителях используются лампы из соображений качества, а в военной технике используются лампы из-за устойчивости к сильным электромагнитным импульсам.
В чем разница между усилителями напряжения и усилителями мощности?
• Усилители напряжения имеют высокий коэффициент усиления по напряжению, а усилители мощности имеют высокий коэффициент усиления по мощности.
• В большинстве усилителей напряжения коэффициент усиления по току очень мал, в то время как усилители мощности имеют значительный коэффициент усиления по току, что приводит к увеличению мощности.
• Усилители напряжения рассеивают относительно меньше тепла, чем усилители мощности. Следовательно, усилители напряжения имеют более высокую энергоэффективность, чем усилители мощности. Также из-за этого усилители мощности требуют дополнительного механизма охлаждения.
