Ein Verstärker ist ein Gerät, für die Macht eines Signals durch den Gebrauch einer Außenenergiequelle zu vergrößern.

In einem elektronischen Verstärker ist der Eingang "Signal" gewöhnlich eine Stromspannung oder ein Strom. Andere Typen bestehen; ein fluidic Verstärker vergrößert die Macht von Signalen vertreten als Fluss von Benzin oder Flüssigkeit zum Beispiel. Verstärker können in einer Vielfalt von Wegen abhängig von ihrer Anwendung, die Frequenzreihe klassifiziert werden, die sie, oder die aktiven verwendeten Geräte bedecken. Ideal vergrößert ein Verstärker die Macht eines Signals, ohne es sonst zu verändern; praktische Verstärker haben begrenzte Verzerrung und Geräusch, das sie unveränderlich zum Signal hinzufügen.

Ein Gerät, das Signale von einem Typ bis einen anderen umwandelt (zum Beispiel, ein leichtes Signal in Fotonen zu einem Gleichstrom-Signal in Ampere) ist ein Wandler, ein Transformator oder ein Sensor. Jedoch verstärkt keiner von diesen Macht.

Abbildungen des Verdiensts

Die Qualität eines Verstärkers kann durch mehrere Spezifizierungen charakterisiert werden, die unten verzeichnet sind.

Gewinn

Der Gewinn eines Verstärkers ist das Verhältnis der Produktion, um Macht oder Umfang einzugeben, und wird gewöhnlich in Dezibel gemessen. (Wenn gemessen, in Dezibel ist es logarithmisch mit dem Macht-Verhältnis verbunden: G (DB) =10 Klotz (P

Wenn zwei gleichwertige Verstärker verglichen werden, würde der Verstärker mit höheren Gewinn-Einstellungen empfindlicher sein, weil er weniger Eingangssignal nehmen würde, einen gegebenen Betrag der Macht zu erzeugen.

Bandbreite

Die Bandbreite eines Verstärkers ist die Reihe von Frequenzen, für die der Verstärker "befriedigende Leistung" gibt. Die Definition der "befriedigenden Leistung" kann für verschiedene Anwendungen verschieden sein. Jedoch sind ein allgemeiner und metrisches gut akzeptiertes die Hälfte von Steckdosen (d. h. Frequenz, wo die Macht anderthalbmal seinen Maximalwert herunterkommt) auf der Produktion gegen die Frequenzkurve. Deshalb kann Bandbreite als der Unterschied zwischen der niedrigeren und oberen Hälfte von Steckdosen definiert werden. Das ist deshalb auch bekannt als die Bandbreite. Bandbreite (sonst genannt "Frequenzantworten") für andere Ansprechtoleranz wird manchmal (usw.) oder "plus oder minus 1 DB" angesetzt (grob die Geräuschpegel-Unterschied-Leute können gewöhnlich entdecken).

Der Gewinn einer guten Qualitätsvollen Reihe Audioverstärker wird zwischen 20 Hz zu ungefähr 20 Kilohertz (die Reihe des normalen Mensch-Hörens) im Wesentlichen flach sein. Im extremen hohen Treue-Verstärker-Design sollte sich die Frequenzantwort des Amperes beträchtlich außer dem (eine oder mehr Oktaven jede Seite) ausstrecken und könnte Punkte haben

Leistungsfähigkeit

Leistungsfähigkeit ist ein Maß dessen, wie viel der Macht-Quelle auf die Produktion des Verstärkers nützlich angewandt wird. Klassifizieren Sie Verstärker sind im Rahmen 10-20 % mit einer max Leistungsfähigkeit von 25 % für die direkte Kopplung der Produktion sehr ineffizient. Die induktive Kopplung der Produktion kann ihre Leistungsfähigkeit zu einem Maximum von 50 % erheben.

Fließen Sie ab Leistungsfähigkeit ist das Verhältnis der Produktion RF Macht, Gleichstrom-Macht einzugeben, als primäre Eingangsgleichstrom-Macht zum Abflussrohr eines FET gefüttert worden ist. Gestützt auf dieser Definition kann die Abflussrohr-Leistungsfähigkeit um 25 % für eine Klasse Kein Verstärker überschreiten, der Abflussrohr-Neigungsstrom durch Widerstände geliefert wird (weil RF-Signal sein Nullniveau an ungefähr 50 % des Eingangsgleichstromes hat). Hersteller geben viel höhere Abflussrohr-Wirksamkeit an, und Entwerfer sind im Stande, höhere Wirksamkeit zu erhalten, indem sie Strom dem Abflussrohr des Transistors durch einen Induktor oder ein Transformator-Winden zur Verfügung stellen. In diesem Fall ist das RF Nullniveau in der Nähe von der Gleichstrom-Schiene und wird sowohl oben als auch unter der Schiene während der Operation schwingen. Während der Spannungspegel über dem Gleichstrom-Schiene-Strom ist, wird durch den Induktor geliefert.

Verstärker der Klasse B haben eine sehr hohe Leistungsfähigkeit, aber sind für die Audioarbeit wegen hoher Niveaus der Verzerrung unpraktisch (Sieh: Überkreuzungsverzerrung). Im praktischen Design ist das Ergebnis eines Umtauschs die Klasse AB Design. Moderne Klasse AB Verstärker hat allgemein Maximalwirksamkeit zwischen 30-55 % in Audiosystemen und 50-70 % in Radiofrequenzsystemen mit einem theoretischen Maximum von 78.5 %.

Gewerblich verfügbare Schaltungsverstärker der Klasse D haben Wirksamkeit nicht weniger als 90 % gemeldet. Wie man gewöhnlich bekannt, sind Verstärker der Klasse C-F sehr hohe Leistungsfähigkeitsverstärker. RCA hat einen Sendungssender von AM verfertigt, der ein einzelnes Klassen-C niedrige mu Triode mit einer RF Leistungsfähigkeit im 90. anordnen verwendet.

Effizientere Verstärker führen Kühler, und brauchen häufig keine Kühlventilatoren sogar in Mehrkilowatt-Designs. Der Grund dafür besteht darin, dass der Verlust der Leistungsfähigkeit Hitze als ein Nebenprodukt der während der Konvertierung der Macht verlorenen Energie erzeugt. In effizienteren Verstärkern gibt es weniger Verlust der Energie also der Reihe nach weniger Hitze.

In RF geradlinigen Macht-Verstärkern, wie Zellgrundstationen und Sendungssender, können Sonderanfertigungstechniken verwendet werden, um Leistungsfähigkeit zu verbessern. Designs von Doherty, die eine zweite Produktionsbühne als ein "Maximal"-Verstärker verwenden, können Leistungsfähigkeit von den typischen 15 % bis zu 30-35 % in einer schmalen Bandbreite heben. Umschlag-Verfolgen-Designs sind im Stande, Wirksamkeit von bis zu 60 %, durch das Modulieren der Versorgungsstromspannung zum Verstärker in Übereinstimmung mit dem Umschlag des Signals zu erreichen.

Linearität

Ein idealer Verstärker würde ein völlig geradliniges Gerät sein, aber echte Verstärker sind nur innerhalb von Grenzen geradlinig.

Wenn der Signallaufwerk zum Verstärker vergrößert wird, nimmt die Produktion auch zu, bis ein Punkt erreicht wird, wo ein Teil des Verstärkers durchtränkt wird und nicht mehr Produktion erzeugen kann; das wird genannt klammernd, und läuft auf Verzerrung hinaus.

In den meisten Verstärkern findet die Verminderung des Gewinns statt, bevor harter Ausschnitt vorkommt; das Ergebnis ist eine Kompressionswirkung, die (wenn der Verstärker ein Audioverstärker ist) viel weniger unangenehm zum Ohr klingt. Für diese Verstärker wird der Kompressionspunkt als die Eingangsmacht definiert (oder Produktionsmacht), wo der Gewinn weniger ist als der kleine Signalgewinn. Manchmal wird diese Nichtlinearität absichtlich entworfen in, die hörbare Unannehmlichkeit des harten Ausschnitts unter der Überlastung zu reduzieren.

Kranke Effekten der Nichtlinearität können mit dem negativen Feed-Back reduziert werden.

Linearization ist ein auftauchendes Feld, und es gibt viele Techniken, wie feedforward, Vorverzerrung, Postverzerrung, um die unerwünschten Effekten der Nichtlinearitäten zu vermeiden.

Geräusch

Das ist ein Maß dessen, wie viel Geräusch im Erweiterungsprozess eingeführt wird. Geräusch ist ein unerwünschtes, aber unvermeidliches Produkt der elektronischen Geräte und Bestandteile; auch ergibt sich viel Geräusch aus absichtlichen Wirtschaften der Fertigung und Designzeit. Das metrische für die Geräuschleistung eines Stromkreises ist Geräuschzahl oder Geräuschfaktor. Geräuschzahl ist ein Vergleich zwischen dem Produktionssignal zum Geräuschverhältnis und dem Thermalgeräusch des Eingangssignals.

Produktion dynamische Reihe

Produktion dynamische Reihe ist die Reihe, die gewöhnlich im DB zwischen den kleinsten und größten nützlichen Produktionsniveaus gegeben ist. Das niedrigste nützliche Niveau wird durch das Produktionsgeräusch beschränkt, während das größte meistenteils durch die Verzerrung beschränkt wird. Das Verhältnis dieser zwei wird als der Verstärker dynamische Reihe angesetzt. Genauer, wenn S = maximale erlaubte Signalmacht und N = Geräuschmacht, die dynamische Reihe DR DR = (S + N)/N ist.

In vielen geschalteten Weise-Verstärkern wird dynamische Reihe durch die minimale Produktionsschritt-Größe beschränkt.

Hat

Rate ermordet

Hat

gemordet Rate ist die maximale Rate der Änderung der Produktion, die gewöhnlich in Volt pro Sekunde (oder Mikrosekunde) angesetzt ist. Viele Verstärker sind schließlich hat beschränkte Rate ermordet (normalerweise durch den Scheinwiderstand eines Laufwerk-Stroms, der kapazitive Effekten an einem Punkt im Stromkreis überwinden muss), der manchmal die Vollmacht-Bandbreite auf Frequenzen ganz unter der Frequenzantwort des kleinen Signals des Verstärkers beschränkt.

Anstieg-Zeit

Die Anstieg-Zeit, t, eines Verstärkers ist die für die Produktion genommene Zeit, um sich von 10 % bis 90 % seines Endniveaus, wenn gesteuert, durch einen Schritt-Eingang zu ändern.

Für ein Ansprechsystem von Gaussian (oder eine einfache RC-Rolle von) wird durch die Anstieg-Zeit näher gekommen:

t * ist BW = 0.35, wo t Anstieg-Zeit in Sekunden und BW ist, Bandbreite im Hz.

Stabilisierungszeit und das Klingeln

Die für die Produktion genommene Zeit, um sich zu innerhalb eines bestimmten Prozentsatzes des Endwerts (zum Beispiel 0.1 %) niederzulassen, wird die Stabilisierungszeit genannt, und wird gewöhnlich für das Oszilloskop vertikale Verstärker und hohe Genauigkeitsmaß-Systeme angegeben. Das Klingeln bezieht sich auf eine Produktionsschwankung, dass Zyklen oben und unter einem Endwert eines Verstärkers und zu einer Verzögerung im Erreichen einer stabilen Produktion führen. Das Klingeln ist das Ergebnis des Überschwingens, das durch Damping#Under-damping verursacht ist (0  Sehen ζ Wechselstromgenerator von Alexanderson.

Johnsen-Rahbek Wirkungsverstärker

Die frühste Form des Audiomacht-Verstärkers war "das electromotograph" laut sprechende Telefon von Edison, das einen benetzten rotierenden Kreide-Zylinder im Kontakt mit einem stationären Kontakt verwendet hat. Die Reibung zwischen Zylinder und Kontakt hat sich mit dem Strom geändert, Gewinn zur Verfügung stellend. Edison hat diese Wirkung 1874 entdeckt, aber die Theorie hinter der Johnsen-Rahbek Wirkung wurde bis zum Halbleiter-Zeitalter nicht verstanden.

Mechanische Verstärker

Mechanische Verstärker wurden im vorelektronischen Zeitalter in Spezialanwendungen verwendet.

Frühe von Elmer Ambrose Sperry entworfene Einheiten der automatischen Kurssteuerung haben einen mechanischen Verstärker mit um rotierende Trommeln gewickelten Riemen vereinigt; eine geringe Zunahme in der Spannung des Riemens hat die Trommel veranlasst, den Riemen zu bewegen. Ein paarweise angeordneter, gegenüberliegender Satz solcher Laufwerke hat einen einzelnen Verstärker zusammengesetzt.

Das hat kleine gyro Fehler in Signale verstärkt, die groß genug sind, um Flugzeugskontrolloberflächen zu bewegen.

Ein ähnlicher Mechanismus wurde im Differenzial von Vannevar Bush Analysator verwendet.

Der elektrostatische Trommel-Verstärker hat ein Band verwendet hat partway um eine rotierende Trommel gewickelt, und hat an seinem verankerten Ende zu einem Frühling befestigt. Das andere Ende hat zu einem Sprecher-Kegel in Verbindung gestanden. Das Eingangssignal wurde bis zur Hochspannung umgestaltet, und hat zu einer Hochspannung dc Versorgungslinie hinzugefügt. Diese Stromspannung wurde zwischen Trommel und Riemen verbunden. So hat das Eingangssignal das elektrische Feld zwischen dem Riemen und der Trommel, und so der Reibung zwischen ihnen, und so dem Betrag der seitlichen Bewegung des Riemens und so Sprecher-Kegels geändert.

Andere Schwankungen auf dem Thema haben auch auf einmal bestanden.

Optische Verstärker

Optische Verstärker verstärken Licht durch den Prozess der stimulierten Emission. Sieh Laser und Maser.

Verschiedene Typen

• Es gibt auch mechanische Verstärker wie die im Bremsen verwendete Automobilrudermaschine.
• Relais können laut der obengenannten Definition von Verstärkern eingeschlossen werden, obwohl ihre Übertragungsfunktion nicht geradlinig ist (d. h. sie sind entweder offen oder geschlossen).
• Auch rein mechanische Manifestationen solcher Digitalverstärker können (zu theoretischen Unterrichtszwecken, oder zur Unterhaltung) gebaut werden, z.B Domino-Computer zu sehen.
• Ein anderer Typ des Verstärkers ist der fluidic Verstärker, der auf der fluidic Triode gestützt ist.

Siehe auch

• Abschwächer (Elektronik)
• Niedriger Geräuschverstärker
• Negativer Feed-Back-Verstärker
• Vorverstärker

Links

• Leistungsfähigkeit von Mikrowellengeräten