Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Elektrické signály jsou nosiče informací „uložené“ v elektrickém proudu. Může ukládat zvuk, obrázky i informace zaznamenané v digitálním formátu. Tyto signály musí být zesíleny, aby se správně přenášely a reprodukovaly uložené informace.
Co jsou elektrické signály?
Elektrický signál je obvykle časově proměnný průběh elektrického proudu, který nese informaci. Signály lze popsat časovou závislostí elektrického napětí nebo proudu (obr. 1).
Signál může být analogový (může být spojitou funkcí času):
Rýže. 1. Příklad analogového signálu
Pozn. Analogový signál je signál, který může nabývat libovolné hodnoty ze spojitého intervalu (nekonečný nebo omezený rozsah změn). Jeho hodnoty lze kdykoli určit pomocí matematické funkce, která signál popisuje.
nebo diskrétní (bez více než přepočítatelné sady hodnot - viz obrázek 2):
Rýže. 2. Příklad diskrétního signálu
Pozn. Digitální signál je signál, který může nabývat pouze přesně definovaných číselných hodnot.
Nejběžnějším způsobem přenosu digitálních dat je binární signál (také nazývaný logický signál), který může nabývat pouze dvou hodnot: logická nula (nízký stav) a logická jednička (vysoký stav) - takové stavy jsou od sebe snadno odlišitelné a jejich sekvence tvoří většinu dat (obr.2).
Co je zesilovač a jak funguje?
Často je z různých důvodů potřeba signály zesílit - zvýšit maximální hodnoty veličiny, která popisuje tvar signálu (obr.3.). K tomu se používají zařízení zvaná zesilovače.
Rýže. 3. Zesilování elektrických signálů. V důsledku činnosti zesilovače vzrůstá hodnota veličiny charakterizující výstupní signál ve srovnání s hodnotou této veličiny na vstupu.
Zesilovač elektrického signálu vždy zvyšuje výkon vstupního signálu na úkor energie spotřebované ze zdroje proudu. Sílu signálu lze popsat vzorcem: P=IU
Kde: I - proud elektrického signálu, U - napětí.
Podle toho, která z veličin charakterizující signál je nejvíce zesílena, můžeme zesilovače rozdělit na napěťové, proudové nebo elektrické výkonové zesilovače.
Hlavním parametrem zesilovače elektrického signálu je zesílení, které se rovná poměru hodnoty amplitudy napětí, proudu nebo výkonu elektrického proudu na výstupu k amplitudě této hodnoty na vstupu. . Amplituda signálu je rozdíl mezi maximální hodnotou veličiny popisující signál a průměrnou hodnotou této veličiny.
V závislosti na aplikaci se rozlišují tyto zesilovače: elektroakustické (kytara, mikrofon, sluchátka atd.), anténní, rádiové (radiofrekvenční), vizuální, pulzní, provozní, měřicí atd.
Zesilování signálu je dosaženo řízením elektrického signálu, který má být zesílen, pomocí tvaru vlny proudu tekoucího ze zdroje elektrického proudu. Prvky odpovědné za činnost zesilovače mohou být tříelektrodová elektronka, nazývaná trioda, nebo tranzistory. Tranzistory jsou také tříelektrodové prvky, ale jejich činnost je dána vlastnostmi polovodičových materiálů.
Princip zesílení elektrického signálu
Schematicky lze princip zesílení signálu znázornit následovně (obr. 4):
Rýže. 4. Schéma systému zesílení elektrického signálu
Zdroj proudu způsobí, že elektrický proud protéká elektrickým obvodem a na výstupu obvodu se objeví elektrické napětí. Elektrický signál zapnutý na vstupu (Input) zesilovače způsobuje velké změny ve vedení proudu zesilovacím prvkem - triodou nebo tranzistorem. Můžeme říci, že vstupní signál mění elektrický odpor zesilovacího prvku. To způsobí, že v obvodu protéká elektrický proud se stejným zdrojovým napětím, přičemž proud se mění se změnou tvaru vlny. Vzhledem k tomu, že změny elektrického odporu triody nebo tranzistoru s malými změnami vstupního signálu jsou velmi velké, získává se na výstupu zesílený signál.
V triodě (viz obr. 5) protéká elektrický proud ze zdroje mezi zápornou katodou K, která je zdrojem elektronů, a kladnou anodou A. Změna toku elektrického proudu je způsobené napětím aplikovaným na mřížku S. Jestliže je elektrický proud aplikován na mřížku, je napětí záporné vzhledem ke katodě, pak jsou elektrony emitované z katody zpomaleny a vráceny ke katodě. Toto záporné napětí snižuje elektrický proud protékající obvodem bez změny napětí mezi katodou a anodou. Na katodě se vytváří elektronový oblak, který zabraňuje emisi elektronů z katody. Když je mřížka kladně polarizována, dále urychluje elektrony a zvyšuje tok elektrického proudu (některé elektrony se však poté dostanou k mřížce a způsobí tok elektrického proudu v obvodu).
Rýže. 5. Schéma konstrukce triody. K - katoda, která se v důsledku zahřívání stává zdrojem elektronů; A je anoda, která přitahuje elektrony; S - mřížka, která řídí vedení elektrického proudu triodou
Stejně jako trioda mají tranzistory (obr.5.) tři elektrody. Řízení elektrického proudu v obvodu je dosaženo změnou počtu proudových nosičů. Tato změna je výsledkem změny elektrického napětí vstupního signálu.
Rýže. 6. Grafické značky tranzistorů: A - unipolární, B - bipolární. Tranzistory mají stejně jako trioda tři elektrody, z nichž úlohou jedné je řídit počet proudových nosičů odpovědných za tok proudu tranzistorem.