Общие понятия об усилителях электрических сигналов, основные параметры, классы усиления.

Назначением усилителя как электронного устройства является увеличе­ние мощности сигнала за счет энергии источника питания.

Простейшим усилителем является усилительный каскад. Он имеет входную цепь, в которую подводят входной усиливаемый сигнал U_вх и выходную цепь для получения выходного усиленного сигнала U_вых. применение усилителя осуществляется путем изменения сопротивления нелинейного управляемого элемента, следовательно, и тока в выходной цепи под воздействием входного напряжения или тока.

Усилительные свойства усилителя зависят от степени влияния входного сигнала на ток управляемого элемента. Чем больше это влияние, тем больше будет падение напряжения от тока управляемого элемента на резисторе.

Коэффициентом преобразования усилителя является коэффициент усиления мощности

,где , – мощность выходного и входного сигналов соответственно.

В качестве коэффициентов преобразования используются также коэф­фициенты усиления напряжения и тока

; .

Очевидно, что .

В зависимости от диапазона частот входных сигналов усилители подразделяются на несколько видов:

1) для усиления медленно изменяющихся сигналов используют усилители постоянного тока;

2) для диапазона звуковых частот (от десятков Гц до 15 – 20 кГц) используют усилители низкой частоты;

3) для диапазона от десятков кГц до десятков и сотен МГц – усилители высокой частоты.

36. Аналоговые и цифровые измерительные приборы. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Общая схема цифровых измерительных приборов. В цифровых измерительных приборах (ЦИП) обязательно выполняются следующие операции: квантование измеряемой величины по уровню, ее дискретизация по времени и кодирование, т.е. преобразование в цифровой код. Большинство современных ЦИП имеют выход, позволяющий передавать измерительную информацию в компьютер, и одна из их важнейших функций – использование в качестве промежуточных измерительных преобразователей аналоговых величин в цифровой код в информационно-измерительных и автоматизированных системах контроля и управления с цифровой обработкой информации.В настоящее время элементной базой ЦИП являются аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, что позволяет достигнуть высокого быстродействия и малых габаритных размеров приборов. Перспективным направлением развития ЦИП является применение микропроцессоров, которые обеспечивают управление процессом измерения, самодиагностику, автоматическую градуировку по заданной программе, а также первичную обработку результатов измерения (линеаризацию функции преобразования, коррекцию погрешностей, сжатиеданных).

Обобщенная структурная схема ЦИП приведена на рис.4.21. Она содержит входной аналоговый преобразователь АП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, образцовую меру М, цифровое средство отображения информации ЦСОИ и устройство управления УУ.

Рис.4.21

Аналоговый преобразователь преобразует измеряемую величину в функционально с ней связанную аналоговую величину , более удобную для преобразования в цифровой код. В качестве АП используются усилители, делите ли, фильтры, преобразователи неэлектрических величин в электрические и т. п.. АП является важнейшим элементом измерительного прибора, поскольку именно он определяет чувствительность, динамический диапазон и частотный диапазон прибора. Аналого-цифровой преобразователь выполняет операции квантованияпо уровню и по времени аналоговой величины, сравнения ее с мерой и кодирование результатов. При этом на выходе вырабатывается дискретный сигнал ДС, который преобразуется ЦСОИ в цифровой отсчет или в виде кода вводится в компьютер.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.