Засилувач

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
100-ватен стерео аудиозасилувач се користел во компонентите за домашни аудиосистеми во 1970-тите.
Засилување значи зголемување на амплитудата (на напонот или струјата) на временски променлив сигнал со одреден фактор како што е тука прикажано. Графиконот ги прикажува влезниот (син) и излезниот напон (црвен) на идеален линеарен засилувач на чиј влез доаѓа случаен сигнал. Во овој пример засилувачот има напонско засилување 3; значи во кој било момент

Засилувач, електронски засилувач – електронски уред што може да ја зголеми моќноста на сигналот ( напон или струја што варира во време). Тоа е двопортно електронско коло што користи електрична енергија од напојување за да ја зголеми амплитудата на сигналот кој доаѓа на влезната порта, произведувајќи пропорционално поголем амплитуден сигнал на неговиот излез. Количината на засилување обезбедена од засилувачот се мери со неговата добивка: односот на излезниот напон, струја или моќноста со соодветниот влезен. Засилувач е коло кое има засилување поголемо од еден. [1][2][3]

Засилувачот може да биде одделно парче опрема или електрично коло содржано во друг уред. Засилувањето е фундаментално за модерната електроника, а засилувачите нашироко се користат во скоро цела електронска опрема. Засилувачите можат да се категоризираат на различни начини. Едниот е според фреквенцијата на електронскиот сигнал. На пример, аудиозасилувачите ги засилуваат сигналите во опсегот на аудио (звук) помал од 20   kHz, RF засилувачите ги засилуваат фреквенциите во опсегот на радиофреквенциите помеѓу 20   kHz и 300 GHz, и сервозасилувачите и мерните засилувачи може да работат на многу ниски фреквенции блиски до еднонасочната струја. Засилувачите исто така можат да се категоризираат според нивната физичка поставеност во веригата на сигнали; на пример, предзасилувач е склоп кој им претходи на други фази на обработка на сигналот. [4] Првиот практичен електричен елемент што можел да засилува била триодата, вакуумска цевка измислена во 1906 година од Ли Де Форест, што довело до првите засилувачи околу 1912 година. Денес повеќето засилувачи користат транзистори.

Историја[уреди | уреди извор]

Вакуумски цевки[уреди | уреди извор]

Првиот практичен елемент што можел да се засилува била вакуумската цевка со триод, измислена во 1906 година од Ли Де Форест, која доведе до првите засилувачи околу 1912 година. Вакуумски цевки се користеле скоро во сите засилувачи сè до 1960-1970-тите кога транзисторите ги заменија. Денес, повеќето засилувачи користат транзистори, но вакуумските цевки продолжуваат да се користат во некои апликации.

Со развојот на аудиокомуникациската технологија во форма на телефон, прв пат патентиран во 1876 година, се јавила потреба од зголемување на амплитудата на електричните сигнали за да се зголеми преносот на сигнали на подолги растојанија. Во телеграфијата, овој проблем бил решен со уреди во меѓустаниците кои ја надополнувале дисипираната енергија. Овие уреди се состоеле од уред за снимање и предавател еден до друг кои формирале релејна станица, така што локален извор на енергија на секоја меѓустаница го напојувала следното растојание од преносот. За дуплекс пренос, т.е. испраќање и примање во двете насоки, биле развиени двонасочни релејни репетитори (обновувачи, повторувачи), започнати со работата на Варли (C. F. Varley) за телеграфски пренос. Дуплекс преносот е од суштинско значење за телефонијата и проблемот не бил задоволително решен сè до 1904 година, кога Х.Е. Шрив (H. E. Shreeve) од американската телефонско-телеграфска компанија AT&T го подобрил решението за телефонски репетитор кој се состоел од пар на јагленов предавател и електродинамичен приемник.< ref name="gherardi">Gherardi B., Jewett F.B., Telephone Repeaters, Transactions of the AIEE 38(11), 1 Oct 1919, p.1298</ref> Репетиторот на Шрив за прв пат бил тестиран на линијата помеѓу Бостон и Амесбери, МА, и поусовршени уреди останале во функција извесно време. На преминот во новиот век било откриено дека живините светилки со негативен отпор може да се засилуваат, а исто така беа испробани и како репетитори, но со мал успех. [5]

Развојот на електронските цевки почнувајќи од 1902 година, обезбедил целосно електронски метод за засилување на сигналите. Првата практична верзија на таков уред бил аудионот, триода, измислен во 1906 година од страна на Ли Де Форест[6][7][8], што довело до првите засилувачи околу 1912 година. [9] Бидејќи единствениот претходен уред кој бил широко користен за зајакнување на сигнали било релето користено во телеграфските системи, засилувачката вакуумска цевка првично била наречена електронско реле. [10][11][12][13] Термините засилувач и засилување, добиени од латинскиот збор amplificare[14], (да се зголеми или прошири), за прв пат се користеле за оваа нова можност околу 1915 година кога триодите станале широко распространети. [14]

Засилувачката вакуумска цевка ја револуционирала електричната технологија, создавајќи го новото поле електрониката, технологија на активни електрични елементи. [9] Овозможени биле телефонски линии на долги растојанија, јавно озвучување, радио емитување, звучен филм, практично аудиоснимање, радари, телевизија и првите компјутери. Цели 50 години, буквално сите потрошувачки електронски уреди користеле вакуумски цевки. Првите цевни засилувачи честопати имале позитивна повратна спрега (регенерација), што може да го зголеми засилувањето, но и да го направи засилувачот нестабилен и склон кон осцилација. Голем дел од математичката теорија на засилувачи била развиена во Беловите лаборатории во текот на 1920-тите до 1940-тите. Нивоата на дисторзија кај раните засилувачи биле високи, обично околу 5%, сè до 1934 година, кога Харолд Блек развил негативна повратна спрега; ова овозможило нивоата на дисторзија да бидат значително намалени по цена на помало засилување. Други достигнувања во теоријата за засилување биле остварени од Хари Никвист и Хендрик Вејд Боде. [15]

Вакуумската цевка била практично единствениот засилувачки уред, освен специјализираните уреди, како што биле магнетниот засилувач и амплидинот, цели 40 години. Колата за контрола на моќност користеле магнетни засилувачи сè до втората половина на дваесеттиот век кога засилувачите на моќност со полуспроводници станале поекономични и со поголема брзина на работа. Старите јаглеродни електроакустични репетитори на Шрив биле користени во прилагодливи засилувачи кај телефонските претплатници, за луѓе лишени од слухот, сè додека транзисторот не обезбедил помали и поквалитетни засилувачи во 1950-тите.

Својства[уреди | уреди извор]

Карактеристиките на засилувачот се дадени со параметри што вклучуваат:

  • Добивка, однос помеѓу големината на излезните и влезните сигнали
  • Ширина на опсег, фреквенциска ширина на корисниот опсег
  • Ефикасност, однос помеѓу моќноста на излезот и вкупната потрошувачка на енергија
  • Линеарност, степенот до кој процентот помеѓу влезната и излезната амплитуда е иста за големи амплитуди и влез со мала амплитуда
  • Бучава, мерка на несакана бучава измешана во излезот
  • Излез динамичен опсег, односот на најголемите и најмалите корисни нивоа на излез
  • Стапка на ракав, максималната стапка на промена на излезот
  • Време на пораст, време за порамнување, ѕвонење и презаситеност што го карактеризираат одговорот на чекор
  • Стабилност, можност да се избегне самоосцилација

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Crecraft, David; Gorham, David (2003). Electronics, 2nd Ed.. CRC Press. стр. 168. ISBN 978-0748770366. https://books.google.com/books?id=Yq66DDW4f8IC&pg=PA168&dq=amplifier+power. 
  2. Agarwal, Anant; Lang, Jeffrey (2005). Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann. стр. 331. ISBN 978-0080506814. https://books.google.com/books?id=lGgP7FDEv3AC&pg=PA331&dq=amplifier+power. 
  3. Glisson, Tildon H. (2011). Introduction to Circuit Analysis and Design. Springer Science and Business Media. ISBN 978-9048194438. https://books.google.com/books?id=7nNjaH9B0_0C&pg=PA197&dq=amplifier+power. 
  4. Patronis, Gene (1987). „Amplifiers“. Glen Ballou. Handbook for Sound Engineers: The New Audio Cyclopedia. Howard W. Sams & Co.. стр. 493. ISBN 978-0-672-21983-2. 
  5. Sungook, Hong (2001). Wireless: From Marconi's Black-Box to the Audion. MIT Press. стр. 165. ISBN 978-0262082983. https://books.google.com/books?id=UjXGQSPXvIcC&pg=PA165&dq=#v=onepage&q&f=false. 
  6. De Forest, Lee (јануари 1906 г). The Audion; A New Receiver for Wireless Telegraphy. „Trans. AIEE“ том  25: 735–763. doi:10.1109/t-aiee.1906.4764762. https://earlyradiohistory.us/1907aud.htm. посет. 7 јануари 2013 г.  The link is to a reprint of the paper in the Scientific American Supplement, No. 1665, November 30, 1907, p.348-350, copied on Thomas H. White's United States Early Radio History website
  7. Godfrey, Donald G.. (1998). „Audion“. Historical Dictionary of American Radio: 28. Greenwood Publishing Group. (посет. 7 јануари 2013 г)
  8. Amos, S. W.. (2002). „Triode“. Newnes Dictionary of Electronics, 4th Ed.: 331. Newnes. (посет. 7 јануари 2013 г)
  9. 9,0 9,1 Nebeker, Frederik (2009). Dawn of the Electronic Age: Electrical Technologies in the Shaping of the Modern World, 1914 to 1945. John Wiley and Sons. стр. 9–10, 15. ISBN 978-0470409749. https://books.google.com/books?id=xwmH6-q5O5AC&pg=PA15. 
  10. McNicol, Donald (1946). Radio's Conquest of Space. Murray Hill Books. стр. 165, 180. https://archive.org/stream/radiosconquestof00mcnirich#page/180/mode/2up. 
  11. McNicol, Donald (1 ноември 1917 г). The Audion Tribe. „Telegraph and Telephone Age“ том  21: 493. https://books.google.com/books?id=JZc2AQAAMAAJ&pg=PA493&dq=%22electron+relay%22. посет. 12 мај 2017 г. 
  12. Encyclopedia Americana, Vol. 26. The Encyclopedia Americana Co.. 1920. стр. 349. https://books.google.com/books?id=CF4fijqC9GgC&pg=PA349&dq=%22electron+relay%22+audion. 
  13. Hong 2001, Wireless: From Marconi's Black-Box to the Audion, p. 177
  14. 14,0 14,1 Harper, Douglas (2001). „Amplify“. Online Etymology Dictionary. Etymonline.com. конс. July 10, 2015. 
  15. Bode, H. W. (јули 1940 г). Relations Between Attenuation and Phase in Feedback Amplifier Design. „Bell Labs Technical Journal“ том  19 (3): 421–454. doi:10.1002/j.1538-7305.1940.tb00839.x.