Forstærkere er elektroniske kredsløb, der øger styrken af signaler. Hundredvis af forstærkerdesign findes lige fra enkle enkelt-transistor kredsløb til detaljerede digitale systemer. En effektforstærker og en spændingsforstærker repræsenterer to designs, der styrker signaler på forskellige måder. At forstå forskellen mellem spænding og strøm og deres applikationer hjælper dig med at vælge den rigtige forstærkertype til et projekt.
Spænding og effekt
Et kredsløbs spænding er energien bag elektriske ladninger, der strømmer gennem ledninger og komponenter. Volt er standardenheden for spænding defineret som den potentielle energiforskel over en modstand på en ohm, som producerer en strømflow på en amp. Jo større energi, jo højere spænding. Når du multiplicerer spændingen med strømmen, får du kredsløbets effekt, som udtrykkes i watt: en watt er en volt gange en forstærker. Effekt er den hastighed, hvormed et kredsløb leverer energi - kredsløb, der håndterer mere spænding og strøm, producerer mere watt strøm.
Forstærkerkoncepter
Du kan tænke på en forstærker som en ventil styret af et indgangssignal. Efterhånden som kurven for signalets bølge øges, åbnes en ventil, der er forbundet til en uafhængig spændingsforsyning, og sender mere af spændingen til udgangen. Når bølgen aftager, lukkes ventilen, og udgangen ser mindre spænding. Outputtet, selvom det er forholdsmæssigt større, er et spejlbillede af inputet. Du bruger en forstærker til at øge spændingen eller effekten af et svagt indgangssignal. Hvis signalets effekt er svag, bruger du en effektforstærker. Hvis spændingen er lille, multiplicerer du den med en spændingsforstærker.
Effekt, effektivitet og varme
Fordi intet kredsløb er 100 procent effektivt, spilder en forstærker noget af sin magt som varme. Effektiviteten af forskellige forstærkerdesign varierer fra ca. 20 procent til 90 procent eller bedre; en forstærker med 80 procents effektivitet, der bruger 100 watt, spilder 20 watt som varme. Selvom spændingsforstærkere også har dette problem, er det et større problem med effektforstærkere. En effektforstærker bruger robuste komponenter, køleventilatorer og andre strategier for at forhindre overophedning.
Komponenter
En transistor kombineret med et par modstande og kondensatorer fungerer som en simpel forstærker. Nogle kredsløb bruger vakuumrør til effekt eller spændingsforstærkning. Operationsforstærkere eller op-forstærkere er integrerede kredsløb, der er fremragende spændingsforstærkere; de er dog for små til at være gode effektforstærkere. Effektforstærkere bruger store transistorer og andre komponenter til at håndtere den ekstra varme uden at brænde op. Effekttransistorer kommer i kraftige metalkasser, der leder varme væk fra enheden. Spændingsforstærkere bruger mindre plasttransistorer, der kører ved stuetemperatur.
Gevinst
Alle forstærkere giver en vis forstærkning eller forstærkningsfaktor. For eksempel producerer en spændingsforstærker med en forstærkning på 100 en 1 volt udgang til en 10 millivolt indgang. Gain måles også i decibel eller dB; decibel-klassificeringen er den fælles log for forstærkningsfaktoren ganget med 10. Den fælles log for 100 er 2; at multiplicere det med 10 giver dig 20 dB. Selvom effektforstærkere også har forstærkning, vurderer designere dem typisk efter deres maksimale outputeffekt. Her er "root mean square" eller RMS rating den mest konservative værdi efterfulgt af gennemsnit og peak. RMS-klassificeringen giver dig en klar idé om forstærkerens output i løbet af flere minutter; peak rating er et mål for øjeblikkelig evne.
Ansøgninger
De fleste effektforstærkere kører højttalere og hovedtelefoner, da det tager magt at køre højttalere til behagelige lytteniveauer. Radiosendere bruger også effektforstærkere til at levere et stærkt signal til tv-antennen. Spændingsforstærkere fungerer bedst for at øge meget svage signaler; de har ikke nok strøm til at drive højttalere. Din mobiltelefon indeholder to forstærkere: en spændingsforstærker til at opfange cellulære radiosignaler og en effektforstærker til at drive telefonens højttaler. En stereomodtager har også to forstærkere af samme grund.
