Wzmacniacze elektroniczne to specjalne urządzenia, które zwiększają moc, napięcie lub prąd sygnałów wejściowych. Ich dokładne przeznaczenie i zasady działania zależą od konkretnego typu urządzenia, których jest całkiem sporo. Znajdują zastosowanie w studiach nagraniowych, telewizji i radiu, pomagają w odbiorze sygnałów Wi-Fi oraz sygnałów z kosmosu. A to nie jest cała lista funkcji, bo trudno przecenić wartość tych urządzeń.
Triody i wczesne wzmacniacze
Na początku XX wieku świat doświadczył szybkiego rozwoju technologii. Rozwinęła się inżynieria mechaniczna, przemysł, energetyka. W tym czasie narodziła się taka nauka jak elektronika. Początkowo nie miał szerokiego zastosowania praktycznego, ale po pół wieku kierunek ten stał się najważniejszy dla cywilizacji ludzkiej. Wszystko, z czego ludzie korzystają dzisiaj, byłoby niemożliwe bez rozwoju technologii elektronicznych. Ważnym przełomem tego okresu było wynalezienie urządzenia zwanego triodą.
Najpierwmodel tego urządzenia był szklaną lampą z trzema stykami elektrycznymi i został zaprojektowany do zmiany sygnału wejściowego prądu elektrycznego. Zmiana nastąpiła poprzez wzmocnienie sygnału wejściowego. W ten sposób pojawił się pierwszy w historii wzmacniacz elektroniczny, który na początku wieku umożliwił dokonanie przełomu w branży telekomunikacyjnej – powstał pierwszy telegraf bezprzewodowy.
Zasady ogólne
Podstawowa zasada działania absolutnie każdego wzmacniacza sygnałów elektrycznych, niezależnie od jego przeznaczenia funkcjonalnego, wynika z faktu, że przy niewielkich zmianach wartości prądu elektrycznego i/lub napięcia na wejściu układu wzmacniającego, na wyjściu następuje znaczny wzrost tych parametrów, co można zastosować w praktyce.
Główną częścią każdego wzmacniacza jest urządzenie zwane tranzystorem. Składa się z trzech oddzielnych elementów półprzewodnikowych posiadających styki elektryczne - kolektora, podstawy, emitera. Gdy przepływa przez nie prąd przemienny, w zależności od jego kierunku, tranzystor wzmacnia lub osłabia moc sygnału wejściowego.
Parametry wzmacniacza
Najważniejszą cechą wzmacniacza jest wzmocnienie i jest ono równe stosunkowi wartości parametru na wejściu do wartości parametru na wyjściu układu. W rzeczywistości wskaźnik ten daje główne pojęcie o jakości urządzenia i jego możliwościach. Kolejnym ważnym parametrem jest charakterystyka amplitudowa. W rzeczywistości jest to funkcjonalna zależność amplitudy wskaźników produktu odwartości sygnału wejściowego. Znaczenie tego parametru polega na tym, że zależność ta jest nieliniowa, co oznacza, że układ będzie różnie reagował na różne wartości sygnału na wejściu. Trzecim ważnym parametrem wzmacniacza elektronicznego jest pasmo przenoszenia, które faktycznie pokazuje zależność wartości wzmocnienia od częstotliwości sygnału wejściowego. Jak się okazuje w praktyce, przy różnych częstotliwościach prądu przemiennego wzmocnienie zachodzi w różny sposób.
Klasyfikacja
Istnieje kilka znaków, dzięki którym można rozróżnić określone typy wzmacniaczy. Pierwsza to częstotliwość. Urządzenia o niskiej częstotliwości są w stanie zwiększyć szybkość o nie więcej niż sto kiloherców. Przy wysokich częstotliwościach rośnie w zakresie od 100 kHz do 100 MHz, czasem trochę więcej. Są też tak zwane urządzenia „selektywne” pracujące w pewnym małym zakresie częstotliwości. Czwarty typ urządzeń ma najszerszy zasięg. Szerokie pasmo zdolne do wzmacniania od 10 Hz do 100 MHz.
Inna typologia związana jest z faktem, że urządzenia zawierają aktywny element. Może to być np. tranzystor. Przydziel półprzewodnik, wzmacniacze mikrofalowe, diodę, lampę.
Jedną z najnowszych odmian jest parametryczna, w której wzrost mocy sygnału następuje poprzez energię zewnętrznego źródła generującego. Pojemność nieliniowego elementu indukcyjnego w obwodzie elektrycznym zmienia się sporadycznie. Istnieją tunelowe urządzenia wzmacniające diodowe, które służą do przesyłania dźwięku w odbiornikach radiowych.
Więcejznana jest klasyfikacja według trybów. Są one oznaczone wielkimi literami alfabetu łacińskiego. Do lat 60. ubiegłego wieku istniały tylko cztery klasy: A, B, C, D. Następnie technologie zostały ulepszone i stały się bardziej skomplikowane, pojawiły się dodatkowe typy trybów, podklasy, wzmacniacze o zmiennym napięciu.
Podstawy transmisji
Najważniejszym negatywnym czynnikiem wpływającym na jakość sygnału telewizyjnego jest odległość od źródła (wieża telewizyjna). Jeśli odległość od wieży telewizyjnej jest tak duża, że antena po prostu nie jest w stanie przechwycić sygnału, sensowne jest włączenie do sieci wzmacniacza telewizyjnego.
Sygnał telewizyjny to złożony impuls elektromagnetyczny, który przenosi informacje wideo i audio. Z tego powodu wzmacniacze do anten telewizyjnych znacznie różnią się od urządzeń radiowych. Istnieje wiele wzmacniaczy telewizyjnych, różniących się charakterystyką i funkcjonalnością.
Są one głównie podzielone na dwie kategorie - wzmacniacze sygnału analogowego i cyfrowe wzmacniacze telewizyjne (DVB-T2). Warto również wziąć pod uwagę, że wybór urządzenia zależy od tego, do ilu odbiorników telewizyjnych trzeba przesłać sygnał.
Aplikacje mobilne
Najważniejszym urządzeniem dla dzisiejszej osoby jest oczywiście telefon komórkowy. Obecnie na świecie istnieje kilka miliardów przenośnych urządzeń komunikacyjnych. Ale jaki byłby z nich pożytek, gdyby nie było sieci komórkowych? Telefon staje się po prostu drogą zabawką, gdy abonent znajduje się w miejscach, w których nie ma zasięgu sygnału komórkowego. Każde urządzenie mobilnejest wzmacniacz łącza. Faktem jest, że jedna wbudowana antena do odbioru sygnału od operatora komórkowego nie wystarczy ze względu na to, że sygnał słabnie wraz z odległością od źródła.
Aby komunikacja przebiegała bez zakłóceń, specjalny wzmacniacz komunikacyjny w telefonie zwiększa moc sygnału przechwytywanego przez antenę i przekłada go na dogodną dla abonenta formę. Ale czasami nawet ten wbudowany wzmacniacz nie wystarcza, gdy pokrycie terenu jest zbyt słabe. A potem używane są specjalne zewnętrzne wzmacniacze - repeatery, które są dostarczane oddzielnie od zestawu telefonicznego.
Aplikacja Wi-Fi
W erze informacji trudno wyobrazić sobie życie bez dostępu do sieci WWW. Najpopularniejszym rodzajem połączenia bezprzewodowego jest niewątpliwie Wi-Fi. Jednak ta technologia ma zauważalną wadę - ograniczony zasięg. W przypadku braku przeszkód, urządzenia mogą odbierać sieć na odległość tylko do 100 metrów. Nie zawsze jest to wygodne, zwłaszcza dla dużych firm lub firm, których oddziały znajdują się w różnych częściach miasta.
Wzmacniacze WiFi usuwają tę wadę. Są to specjalne urządzenia wzmacniające, które odbierają słaby sygnał elektromagnetyczny, przekształcają go na silniejszy i przekazują do pobliskich odbiorników sygnału internetowego. Wzmacniacze WiFi stają się coraz bardziej popularne na wsi, dzięki czemu ten rodzaj połączenia internetowego jest tak samo popularny jak połączenie mobilne.
Zmiana częstotliwości dźwięku
Osoba jest w stanie słyszeć dźwięk tylko w określonych granicachpostrzeganie. W rzeczywistości ludzie nie mogą reagować na sygnały dźwiękowe o częstotliwości większej niż 20 tysięcy Hz. Fale ultradźwiękowe słyszą tylko niektóre gatunki zwierząt, głównie nocnych. Jeśli chodzi o te o niskiej częstotliwości, tutaj próg dla osoby wynosi od 16 Hz. Wszystko, co niższe, nazywa się infradźwiękami. Podobne fale powstają, gdy spada meteoryt podczas burz. Ale takie sygnały są niesłyszalne dla ludzkiego ucha.
Wzmacniacz częstotliwości jest używany w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego i urządzeniach. Są to telewizory, nadajniki radiowe, centra muzyczne. Istnieją również oddzielne urządzenia specjalne. Ich istotą jest osiągnięcie pewnego zakresu częstotliwości, równego temu, co ludzki mózg jest w stanie dostrzec. Niskie częstotliwości są przekształcane, zmienia się moc oscylacji. W niektórych urządzeniach istnieje możliwość regulacji barwy, poziomu głośności. Dzięki wbudowanemu korektorowi możesz nawet dostosować amplitudę sygnału.
Korzystanie z lamp radiowych
Lampy próżniowe są używane we wzmacniaczach lampowych. Takie urządzenia są popularne w studiach nagrań i reprodukcji muzyki. Ich zaletą jest to, że oprócz uzyskania odpowiednich częstotliwości, możliwe jest uzyskanie dodatkowych tonów. Nazywa się je harmonicznymi, a jeśli w urządzeniach półprzewodnikowych są zarówno parzyste, jak i nieparzyste, to w urządzeniach lampowych – głównie tylko te pierwsze. Dźwięk jest wyraźniejszy, muzyka lepsza.
Moc wzmacniaczy lampowych jest mniejsza niż tranzystorowych, ale ich obwody są znacznie prostsze, bez mnóstwa skomplikowanych części. Uważa się, że takie urządzenia są bardziej naturalneprzekazywać dźwięk, zwłaszcza w zakresie wysokich częstotliwości. Problemem może być reprodukcja basów. Dlatego zaleca się słuchanie głównie muzyki wokalnej lub jazzowej za pomocą urządzeń.
O monoblokach
Istnieje wiele różnych wzmacniaczy elektronicznych, które nazywane są monoblokami. Ich wpływ rozciąga się tylko na jeden kanał dźwiękowy. Stąd określenie, gdzie „mono” oznacza „singiel”. Podobnych jednostek używali muzycy z dość znanych zespołów, takich jak Grateful Dead. Wzmacniacze pracują na lampach, ale są też tranzystory. Ich zaleta: zapewniają doskonałą jakość dźwięku.
W przypadku sprzętu systemu stereo wymagane są dwa monobloki. Wynika to z wpływu na prawy lub lewy kanał dźwiękowy. Ponadto pożądane jest zakupienie przedwzmacniacza. Monobloki to urządzenia sprawdzone w czasie. Pojawili się jako jedni z pierwszych w swoim rodzaju i są powszechne do dziś. Wady - dość wysoka cena i specjalne wymagania dotyczące umieszczania i użytkowania. Dlatego tylko profesjonalni muzycy, którzy mają środki, mogą sobie pozwolić na wyposażenie takiego systemu audio.
