Засилувач

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 неговото засилување: односот на излезниот напон, струја или моќноста со соодветниот влезен. Засилувач е коло кое има засилување поголемо од еден.
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 честотата на електронскиот сигнал. На пример, аудиозасилувачите ги засилуваат сигналите во опсегот на аудио (звук) помал од 20 kHz, RF засилувачите ги засилуваат честотите во опсегот на радиочестотите помеѓу 20 kHz и 300 GHz, и сервозасилувачите и мерните засилувачи може да работат на многу ниски честоти 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. 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.
1 Историја
1.1 Вакуумски цевки
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, првпат 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>Gherardi B., Jewett F.B., ''Telephone Repeaters'', Transactions of the AIEE 38(11), 1 Oct 1919, p.1298 Репетиторот на Шрив за првпат 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.
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<ref name="De Forest"> 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 website, што довело до првите засилувачи околу 1912 година. 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''. Термините ''засилувач'' и ''засилување'', добиени од латинскиот збор ''amplificare'', (''да се зголеми или прошири''), за првпат се користеле за оваа нова можност околу 1915 година кога триодите станале широко распространети.
Засилувачката вакуумска цевка ја револуционирала електричната технологија, создавајќи го новото поле електрониката, технологија на активни електрични елементи. 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.
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.
2 Својства
Одликите на засилувачот се дадени со параметри што вклучуваат:
* Засилување, однос помеѓу големината на излезните и влезните сигнали
* Појасна ширина на опсег, честотна ширина на корисниот опсег
* Делотворност, 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
* Набојна проточност, 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