Zesilovače jsou elektronické obvody, které zvyšují sílu signálů. Existují stovky návrhů zesilovačů, od jednoduchých obvodů s jedním tranzistorem až po komplikované digitální systémy. Výkonový zesilovač a napěťový zesilovač představují dva návrhy, které zesilují signály různými způsoby. Pochopení rozdílu mezi napětím a výkonem a jejich aplikacemi vám pomůže vybrat správný typ zesilovače pro projekt.
Napětí a výkon
Napětí obvodu je energie za elektrickými náboji protékajícími dráty a součástmi. Volt je standardní jednotka napětí, definovaná jako rozdíl potenciální energie napříč odporem jednoho ohmu, který vytváří proudový proud jednoho zesilovače. Čím větší je energie, tím vyšší je napětí. Když vynásobíte napětí proudem, získáte výkon obvodu, který je vyjádřen ve wattech: jeden watt je jeden volt krát jeden zesilovač. Výkon je rychlost, kterou obvod dodává energii - obvody, které zvládají více napětí a proudu, produkují více wattů energie.
Koncepty zesilovače
Zesilovač si můžete představit jako ventil ovládaný vstupním signálem. Jak se křivka vlny signálu zvyšuje, otevírá se ventil připojený k nezávislému zdroji napětí a přenáší více napětí na výstup. Když vlna klesá, ventil se zavře a výstup vidí menší napětí. Výstup, i když je poměrně větší, je zrcadlovým obrazem vstupu. Pomocí zesilovače zvyšujete napětí nebo výkon slabého vstupního signálu. Pokud je výkon signálu slabý, použijete výkonový zesilovač. Pokud je napětí malé, znásobíte jej napěťovým zesilovačem.
Síla, účinnost a teplo
Protože žádný obvod není stoprocentně účinný, zesilovač ztrácí část své energie jako teplo. Účinnost různých návrhů zesilovačů se pohybuje od přibližně 20 procent do 90 procent nebo lepší; zesilovač s 80% účinností, který spotřebovává 100 wattů, ztrácí 20 wattů jako teplo. Ačkoli tento problém mají i zesilovače napětí, s výkonovými zesilovači je to větší problém. Výkonový zesilovač využívá robustní součásti, chladicí ventilátory a další strategie, aby zabránil přehřátí.
Součásti
Tranzistor v kombinaci s několika odpory a kondenzátory funguje jako jednoduchý zesilovač. Některé obvody používají pro zesílení výkonu nebo napětí vakuové trubice. Operační zesilovače nebo operační zesilovače jsou integrované obvody, které vytvářejí vynikající napěťové zesilovače; jsou však příliš malé na to, aby byly dobrými výkonovými zesilovači. Výkonové zesilovače používají velké tranzistory a další součásti k tomu, aby zvládly dodatečné teplo bez spálení. Výkonové tranzistory se dodávají v robustních kovových pouzdrech, která odvádějí teplo od zařízení. Napěťové zesilovače používají menší plastové tranzistory, které běží při pokojové teplotě.
Získat
Všechny zesilovače poskytují určitou míru zisku nebo zesilovacího faktoru. Například napěťový zesilovač se ziskem 100 vytváří výstup 1 V pro vstup 10 milivoltů. Zisk se také měří v decibelech nebo dBs; hodnocení decibelů je společný log faktoru zisku vynásobený 10. Společný log 100 je 2; vynásobením 10 získáte 20 dB. Ačkoli výkonové zesilovače mají také zisk, návrháři je obvykle hodnotí podle maximálního výstupního výkonu. Zde je „konzervativní průměrná mocnina“ nebo RMS hodnocení nejkonzervativnější hodnotou, následovanou průměrem a špičkou. Hodnocení RMS vám dává jasnou představu o výkonu zesilovače během několika minut; maximální hodnocení je měřítkem okamžité schopnosti.
Aplikace
Většina výkonových zesilovačů je vybavena reproduktory a sluchátky, protože to vyžaduje napájení reproduktorů na pohodlnou úroveň poslechu. Rádiové vysílače také používají výkonové zesilovače k přenosu silného signálu do vysílací antény. Napěťové zesilovače fungují nejlépe ke zvýšení velmi slabých signálů; nemají dostatek energie k řízení reproduktorů. Váš mobilní telefon obsahuje dva zesilovače: napěťový zesilovač pro snímání celulárních rádiových signálů a výkonový zesilovač pro řízení reproduktoru telefonu. Stereofonní přijímač má také ze stejného důvodu dva zesilovače.
