Підсилювач електричних коливань, пристрій, призначений для посилення електричних (електромагнітних) коливань в системах багатоканального зв'язку, радіоприймального, радіопередавального, вимірника і ін. апаратурі. Таким посиленням є процес управління джерелом енергії (джерелом живлення В. е. до.) в результаті дії на нього підсилюваних коливань через підсилювальний елемент – найчастіше транзистор, електронну лампу, тунельний діод, параметричний діод, варіконд або індуктивності котушку з сердечником з феромагнітного матеріалу і ін. При цьому істотно, що керована потужність P 0 (джерела живлення) помітно перевищує ту, що управляє P 1 (джерела підсилюваних коливань), називається вхідною потужністю ( мал. 1 ). Частина P 0 , що віддається в зовнішній ланцюг (у навантаження), іменується вихідною потужністю P 2 На відміну від пасивного ланцюга, тобто ланцюгу, що не містить джерела енергії, наприклад трансформатора електричного, коефіцієнт посилення потужності (коефіцієнт передачі) В. е. до. Kp = P 2 / P 1 > 1 . Поряд з посиленням потужності В. е. до. здатний підсилювати напругу і струм джерела коливань, що оцінюється коефіцієнтом посилення напруги K u = U 2 / U 1 і коефіцієнтом посилення струму K i = I 2 / I 1 ( U 1 , I 1 і U 2 , I 2 – напруга і струм відповідно на вході і виході В. е. до.).
В одних приладах (наприклад, лабораторних генераторах електричних коливань) В. е. до. використовується для посилення гармонійних коливань, в інших (наприклад, радіоприймачах ) – для посилення сигналу складної форми, що є сумою безлічі гармонійних коливань з різними частотами і амплітудами. У оощем випадку В. е. до. служить для підвищення рівня сигналів різного вигляду, яке оцінюється перш за все величиною K p . Простий В. е. до. виконують на 1 підсилювальному елементі. При необхідності здобуття K p , більшого, ніж такий В. е. до. може забезпечити, застосовують складніший В. е. до., що містить декілька каскадів посилення .
В транзисторних В. е. до., зібраних на біполярних транзисторах або польових транзисторах, залежно від того, який з виводів підсилювального елементу є загальним для входу і виходу підсилювального каскаду, розрізняють каскади із загальним емітером або витоком ( мал. 2, а і б ), із загальною базою або затвором ( мал. 2, би і г ) і із загальним колектором або стоком. У В. е. до. на біполярних транзисторах із-за наявності вхідного струму на управління транзистором доводиться витрачати певну потужність. Цей недолік в меншій мірі властивий каскадам із загальним емітером (що володіє порівняно великим вхідним опором – до декілька кому ), в більшій – каскадам із загальною базою (десятки ом ) . Крім того, перші забезпечують K p , на порядок більший, ніж другі (декілька тис.), що є їх основною перевагою. Каскади із загальною базою, проте, стійкіші в роботі, менш критичніші до змін температури або зміни транзистора, вносять вельми невеликі нелінійні спотворення; вони використовуються переважно в крайових рівнях потужних В. е. до. Польовий транзистор по своїх основних параметрах (крутості характеристик, вхідному опору, напрузі відсічення і ін.) – вельми близький аналог електронної лампи, використовуваної в лампових В е. до. (за способом використання електродів їй аналогічний як польовий, так і біполярний транзистори: катоду відповідають витік і емітер, сітці – затвор і база, аноду – стік і колектор). Це дозволяє застосовувати результати досліджень лампових каскадів із загальним катодом, сіткою або анодом до відповідних каскадів на польових транзисторах.
Всякий В. е. до. характеризується смугою пропускання частот. Якщо нижня гранична частота смуги скільки завгодно близька до нуля, маємо постійного струму підсилювач, якщо ж вона відокремлена від нуля кінцевим інтервалом, – підсилювач змінного струму (такий, наприклад, відеопідсилювач ) . Розрізняють селективні (виборчі) і аперіодичні (невиборчі) В. е. до. До селективних відносяться підсилювачі коливань частот радіоприймача, що приймаються (високою) і проміжної; перші зазвичай містять каскади з коливальними контурами (або резонаторами ), налаштованими на одну і ту ж частоту, другі – смугові електричні фільтри, що дозволяють наблизити форму амплітудно-частотної характеристики В. е. до. до ідеальної (прямокутною). У групу аперіодичних В. е. до. входять підсилювачі звукової частоти відеопідсилювачі, підсилювачі імпульсних сигналів і ін.
Приклади практичного використання В. е. до. Підсилювач проміжної частоти радіоприймального пристрою в одних варіантах містить декілька каскадів з двоконтурними ( мал. 3 ) або складнішими електричними фільтрами, в інших він може бути аперіодичним підсилювачем з високоселективними системами у вхідному і вихідному ланцюгах.
В потужних радіопередавальних пристроях знаходить вживання ламповий підсилювач ВЧ(висока частота). У крайовому каскаді такого В. е. до. ( мал. 4 ) навантаженням служить передавальна антена, зазвичай пов'язана з підсилювачем за допомогою фідера .
В транзисторних підсилювачах систем багатоканального зв'язку ширина смуги залежить від числа телефонних каналів: при 300 каналах вона лежить в межах 60–1300 кгц, при 1920 – верхній кордон наближається до 9 Мгц, при 10800 – до 60 Мгц. Наприклад, підсилювач на 300 каналів ( мал. 5 ) зазвичай містить 3 каскади із загальним емітером, охоплених глибокою змішаною зворотним зв'язком (послідовно-паралельною по входу і виходу), що дозволяє отримати досить високу вихідну потужність і задовольнити вельми жорстким вимогам, що пред'являються до допустимого рівня нелінійних спотворень в системах телефонної телекомунікації. За допомогою такого зворотного зв'язку удається також реалізувати не залежні від підсилювальних властивостей каскадів вхідний і вихідний опори і притому таких значень, які забезпечують узгодження з підключеними до В. е. до. лініями, наприклад коаксіальними кабелями .
Транзистор T 4 , включений за схемою із загальною базою, сполучено послідовно з транзистором T 3 , утворюючи з ним т.з. каскодний підсилить. каскад (з широкою смугою пропускання і підвищеною лінійністю).
Операційний підсилювач, вживаний для виконання певних математичних операцій, – підсумовування диференціювання, інтеграції і т.д., – представляє сооой підсилювач постійного струму з великим коефіцієнтом посилення K U (досягаючим 10 5 ), зазвичай в інтегрального виконання (див. Мікроелектроніка ) . В комплексі із зовнішніми елементами, створюючими ланцюг зворотного зв'язку, операційний підсилювач отримав назву вирішального підсилювача, він використовується в обчислювальній техніці. У операційному підсилювачі ( мал. 6 ) є неінвертуючий вхід (що забезпечує в процесі посилення збіг полярностей поданого на нього сигналу і сигналу на виході) і що інвертує (полярність змінюється на протилежну). Ця властивість додає підсилювачу його перший каскад, виконаний по т.з. диференціальній схемі, що реагує на різницю вхідної напруги (в результаті сигнали з різною полярністю складаються, а з однаковою – віднімаються і при настільки великому K U практично не впливають на вихідний сигнал). Інвертуючий вхід зазвичай використовується і для створення негативного або частотно-залежного зворотного зв'язку.
Підсилювач звукової частоти, використовуваний, наприклад, при звукопідсиленні, зазвичай закінчується двухтактним каскадом посилення.
Такий каскад містить 2 підсилювальних елементу, працюючих з зрушенням фаз підсилюваних коливань на 180°. Для збудження двотактного каскаду, що складається з однотипних підсилювальних елементів (наприклад, транзисторів р – п – р -тіпа), використовують фазоїнверсний передкрайовий каскад (фазоїнвертор ) або трансформатор, вторинна обмотка якого має вивід від середньої крапки ( мал. 7 ); каскад, що містить різнотипні елементи (т.з. структури комплементу, наприклад транзистори р – n – р- і n – р – n -тіпов), збуджується від джерела однофазної напруги, тобто від звичайного однотактного каскаду, і в цьому випадку відпадає необхідність вживання трансформатора. В порівнянні з однотактним каскадом двухтактний дозволяє отримувати набагато більшу вихідну потужність з меншими нелінійними спотвореннями. Поширені безтрансформаторні В. е. до. звукової частоти на транзисторах: одиночному комплементі (з вихідною потужністю до 1 Вт ) і т.з. складених (з вихідною потужністю декілька десятків Вт і більш). Відсутність трансформаторів допускає виготовлення В. е. до. у вигляді напівпровідникових і гібридних інтегральних мікросхем.
Ламповий підсилювач великої потужності використовується на вузлах дротяного мовлення і в радіопередавачах (як модуляційний пристрій). Він зазвичай містить 4 двухтактних каскаду, охоплених порівняно глибоким негативним зворотним зв'язком з метою зменшення нелінійних спотворень, зниження фону на виході і здобуття невеликого вихідного опору.
Літ.: Лурье Б. Я., Проектування транзисторних підсилювачів з глибоким зворотним зв'язком, М., 1965; Каліхман С. Р., Льовін Я. М., Основи теорії розрахунку радіомовних приймачів на напівпровідникових приладах, М., 1969: Радіопередавальні пристрої, М., 1969; Цикин Р. С., Підсилювальні пристрої, М., 1971; Войшвілло Р. Ст, Підсилювальні пристрої, М., 1975.
