Нагрузкой усилителя может быть другой усилитель, в этом случае он рассматривается как каскад, обеспечивающий одну ступень усиления, а все усилительное устройство - как многокаскадный усилитель.
Коэффициент усиления.
Коэффициент усиления показывает во сколько раз приращение выходной величины напряжения, тока или мощности больше соответствующего изменения на входе.
Коэффициент усиления по напряжению Ku = 
, по току Ki = 
, по мощности Kp = 
. Для многокаскадного усилителя суммарный коэффициент усиления КS = K1K2K3... Kn, где n - число каскадов.
Коэффициент усиления можно выразить в логарифмических единицах (дБ) в связи с тем, что слуховой аппарат человека воспринимает изменение громкости звука по логарифмическому закону:
Кu[дБ] = 20lg Ku; Ki=20lg Ki; Kp=10lg Kp; КS = K1+K2+K3+... +Kn.
Основные характеристики усилителей
Основные характеристики усилителей разделяются на две группы: внутренние, обусловленные электрическими параметрами активного элемента, и внешние, в качестве которых приняты: устойчивость работы каскада, коэффициент усиления напряжения и мощности, полоса пропускаемых частот и шумовые характеристики. К параметрам лампы, определяющим основные характеристики усилителя, относятся: крутизна, входные емкость и проводимость, выходные емкость и проводимость проходные емкость и проводимость, а также шумовое сопротивление лампы.
Классификация усилителей
По способу работы с входным сигналом и принципу построения усилительных каскадов усилители мощности звуковой частоты разделяются на:
1. Аналоговые, класс А
2. Аналоговые, класс В
3. Аналоговые, класс АВ
4. Аналоговые, класс H
5. Импульсные и цифровые, класс D
Класс А
Класс В
Принцип работы усилителей, классов А, В и С.
Усилительные элементы работают с отсечкой 90 градусов. Для обеспечения такого режима работы усилителя используется двухтактная схема, когда каждая часть схемы усиливает свою «половинку» сигнала. Основная проблема усилителей в классе В - это наличие искажений из-за ступенчатого перехода от одной полуволны к другой. Поэтому, при малых уровнях входного сигнала нелинейные искажения достигают своего максимума.
Класс АВ
Как следует из названия усилители класса АВ – это попытка объединить достоинства усилителей А и В класса, т.е. добиться высокого КПД и приемлемого уровня нелинейных искажений. Для того чтобы избавиться от ступенчатого перехода при переключении усилительных элементов используется угол отсечки более 90 градусов, т.е. рабочая точка выбирается в начале линейного участка вольтамперной характеристики. За счет этого при отсутствии сигнала на входе усилительные элементы не запираются, и через них протекает некоторый ток покоя, иногда значительный. Из-за этого уменьшается коэффициент полезного действия и возникает незначительная проблема стабилизации тока покоя, но зато существенно уменьшаются нелинейные искажения.
Среди аналоговых усилителей данный режим работы встречается чаще всего.
Графики зависимости коэффициентов нелинейных искажений от выходной мощности усилителя для классов А, В и АВ.
Минимизация искажения типа «ступенька» в усилителях класса АВ.
Класс D
Строго говоря, класс D - это не только схема построения или режим работы выходного каскада - это отдельный класс усилителей. Более логично было бы назвать их импульсными, но историческое название «цифровой» за ними уже прочно закрепилось. Рассмотрим общую структурную схему усилителя.
Усилители делятся на 10 основных классов: A, B, AB, C, D, Т, E/F, G, H, S.
Усилитель Класс «А»
• В усилителе класса А транзистор выходного каскада постоянно «открыт» и через него течет высокий ток покоя. Рабочая точка транзистора выбирается в середине вольт-амперной характеристики транзистора. Транзистор в классе А усиливает как отрицательную, так и положительную «половинки» полезного сигнала. Характеризуется высокой мощностью рассеяния на тепловых элементах и относительно большим энергопотреблением. КПД – не более 35% (как правило 20%).
• Преимущества класса А – наиболее линейное усиление сигнала по сравнению с остальными типами усилителей. Звучание класса А отличается
замечательной микродинамикой.
7-канальный усилитель Class A с мощностью 300 Вт на канал будет потреблять около 50 A из розетки (Почти 6000 Вт!).
Один транзистор усиливает как положительную, так и отрицательную полуволну сигнала
Нет искажений в момент перехода сигнала через ноль (см. Рис. 2).
Усилитель Класс «В»
• В усилителе класса B всегда применяется два транзистора выходного каскада – для усиления положительной и отрицательной полуволн сигнала. Рабочая точка транзистора выбирается почти в начале линейного участка вольт-амперной характеристики.
• Максимальный теоретический к.п.д 75%, реальный к.п.д 50-60%. Характеризуется умеренной мощностью рассеяния и относительно небольшим энергопотреблением. Преимущества класса B – относительно высокий к.п.д. Недостатки – искажения слабых сигналов. (См. Рис. 2)
усилитель Класс «АВ»
Усилитель класса АВ объединяет в себе достоинства классов А и В. При малом уровне сигнала (примерно до 5-10 Вт) усилитель работает в классе А, затем переключается в класс В. Характеризуется относительно низкими искажениями и энергопотреблением. Класс АВ - наиболее распространенный тип усилителей мощности.
Усилитель Класс «С»
аналоговая обработка сигнала, режим работы с малым углом отсечки (<90°) (см.рис.2).
Усилитель Класс «G» и «H»
В усилителях класса G применяется два значения напряжения питания выходного каскада, автоматически переключаемых при изменении сигнала на входе.
В усилителях класса H источник питания отслеживает входное напряжение и плавно изменяется в соответствии с ним. Характеризуется более высоким к.п.д, чем у класса G
Усилитель Класс «D»
Класс D вовсе не означает «цифровой» (digital). Входной сигнал действительно конвертируется в двузначное (бинарное) представление аудиосигнала, но на этом сходство и заканчивается. Это замечание является важным, потому что класс D не обеспечивает никаких преимуществ, обычно ассоциируемых с цифровыми технологиями. Аудиосигнал конвертируется в широтно-модулируемые импульсы. В процессе преобразования аналогового сигнала в импульсы и обратно возникают значительные искажения. Основным источником таких искажений является невозможность обеспечить идеально точные интервалы коммутации выходных транзисторов. С целью снижения искажений применяется отрицательная обратная связь. Наиболее подходящими для работы в усилителях класса D являются транзисторы MOSFET.
Усилитель Класс T
Класс Т (Tripath) похож на класс D, только вместо аналоговой обратной связи с выхода фильтра используется цифровая обратная связь в обход выходного фильтра. Таким образом, из цепи обратной связи исключается задержка, связанная с постоянной времени фильтра. Ввиду того что искажения усилителей классов D и T связаны с ошибкой времени включения и выключения, обратная связь усилителя класса T построена на коррекции момента переключения транзисторов. Усилители классов D и T потребляют ток даже в случае отсутствия сигнала, потому что в них постоянно присутствуют мощные высокочастотные импульсы. Это приводит к протеканию значительных реактивных токов и генерации тепла.
Если раньше от усилителя требовалась просто надежная работа и гарантированное качество звука, то современные аппараты дополняются рядом сервисных функций, позволяющих расширить функциональность звукоусилительной системы. Это и компьютерное управление усилителем, и программирование встроенного лимитера, а также наличие цифрового входа. С удешевлением цифровых интерфейсов для передачи аудиосигналов мы можем ожидать роста усилителей с дистанционно управляемыми параметрами и автоматической диагностикой, что, безусловно, расширит наши возможности в создании звукоусилительных комплексов.
5)
Рис. 1. Схемы усилителей с различными видами цепей обратной связи: а — последовательная обратная связь по току; б — последовательная обратная связь по напряжению; в — параллельная обратная связь по току; г — параллельная обратная связь по напряжению. 1 — усилитель электрических колебаний; 2 — цепь обратной связи (стрелкой показано направление распространения сигнала по цепи обратной связи от её входных зажимов к выходным): Zист — полное сопротивление источника сигнала Еист; Zнагр — полное нагрузочное сопротивление усилителя.
Операционный усилитель с глубокой внешней отрицательной обратной связью принято называть решающим усилителем (РУ). В простейшем случае цепь обратной связи образуется посредством включения резистора обратной связи Z2 между входом и выходом операционного усилителя (рис. 1).
Рис. 1. Операционный усилитель с отрицательной обратной связью.
Найдём значение выходного напряжения Uвых ОУ с обратной связью в предположении, что входное сопротивление усилителя бесконечно велико (для ОУ с ПТ на входе это допущение практически всегда выполняется); выходное сопротивление равно нулю, а коэффициент усиления разомкнутой петлеобратной связи равен -К. Из рис. 1 следует, что при этих условиях [3, 7] I1 = I2.
Значения токов, протекающих по резисторам входной цепи Z1 и по резистору цепи обратной связи Z2, определяются по формулам:
(95)
где U1 - напряжение в суммирующей точке ∑ (рис. 1). Выходное напряжение усилителя
Uвых =- KU1 (96)
Подставив (96) в (95), получим:
(97)
откуда
(98)
Из выражения (98) следует, что если коэффициент усиления К достаточно велик, то
(99)
Поделив обе части равенства (99) на Uвых, получим значение коэффициента передачи ОУ, охваченного внешней обратной связью:
Ко.с = - Z2/Z1 (100)
Рис. 4.2. – Виды обратной связи
а) Однопетлевая
б) Двухпетлёвая с независимыми петлями.
6) 27. Многокаскадные ус-ли с R-C связью. Схема 2каскадного ус с R-C связью на тр-рах, включенных 
по схеме с ОЭ:
Резисторы Rэ предназначены для термостабилизации каскадов. Их шунтирование конденсаторами Cэ не позволяет ум-ся коэф усиления по перем I. Схема задания потенциала базы с помощью делителя U (R1,R2) наз схемой с фиксир-ым потенциалом базы. Расчет эл-тов ус ведется из условия обеспечения требуемых значений Ki, Ku, Rвх, Rвых, коэф нелин-х искажений Кг в заданной полосе частот делителя от fн до fв при заданных коэф частотных искажений Мн и Мв. Величины емкостей разделительных конденсаторов Ср1, Ср2, Ср3 и конд-ров в цепях эм-ов Сэ1, Сэ2 выбираются такими, чтобы в полосе рабочих частот их R было очень мало. В общем случае включение разделит конд-ов приводит к сниже-нию коэф ус-я в обл НЧ. С умен-ем частоты усиливаемого сигнала, R конденсаторов Сэ увел-ся. Это приводит к появлению заметного падения UООС, что снижает Кu ус. В обл ВЧ необх-мо учитывать снижение β с увел-ем частоты, ум-ие емкостного Rкол-го перехода, а также емкость нагрузки Сн. АЧК ус с RC связью имеет вид:
Rвх многокаскадного ус опр-ся Rвх 1-го каскада, Rвых последнего. Коэф ус-я частотных и нелинейных искажений ус находятся как произведение этих пар-ов всех каскадов.
Рис. 2.6. Схема замещения транзистора с ОЭ по переменной составляющей
Рис. 2.7. Схемы замещения транзистора с ОЭ по переменной составляющей: а — в h-параметрах; б — в физических параметрах
Рис. 2.8. Схема замещения каскада с общим эмиттером по переменной составляющей (а) и обобщенная схема замещения усилителя (б)
7) В схеме с общим эмиттером (рис.3.4,б) общим электродом является эмиттер. Входным током является ток базы i Б, входным напряжением – напряжение u БЭ, выходным током – ток коллектора i К, выходным напряжением – напряжение u КЭ. Входные ВАХ определяются при постоянном выходном напряжении:
,
выходные ВАХ при постоянном входном базовом токе:
.
Рис. 3.7
Они естественно отличаются от входных и выходных ВАХ транзистора ОБ. На входных ВАХ это отличие проявляется в том, что при увеличении выходного напряжения из-за эффекта модуляции базы характеристики сдвигаются вправо. Выходные ВАХ расположены в одном квадранте, в активном режиме идут с бóльшим наклоном, что означает меньшую величину дифференциального выходного сопротивления транзистора ОЭ по сравнению с ОБ.
Учитывая, что
и
,
имеем
.
Величина 
называется статическим коэффициентом передачи базового тока. Для малых изменений переменных вводится динамический коэффициент передачи базового тока
.
Так как 
несколько меньше 1 (0.9…0,995), то величина коэффициента базового тока 
значительно больше 1 (9…200).
В транзисторе ОЭ выполняются в соотношения:
где r K*- выходное дифференциальное сопротивление, 
- обратный ток транзистора ОЭ.
Рис. 2.3. Каскад с ОЭ
8)
Рис. 2.4. Временные диаграммы токов и напряжений в каскаде с ОЭ
13) Обратной связью называют связь между электрическими цепями, при которой часть энергии выходного сигнала передаётся на вход, т.е. из цепи с более высоком уровнем сигнала в цепи с более низким его уровнем. Обратная связь значительно влияет на свойства и характеристики усилителя, поэтому её часто вводят в усилитель (схему устройства) для изменения его свойств в нужном направление. Такая обратная связь называется внешней. Обратная связь может возникнуть и самопроизвольно, например, из-за физических особенностей усилительного элемента. Такая обратная связь называется внутренней обратной связью. Обратная связь возникающая из-за паразитных связей (емкостных, индуктивных и др.) называется паразитной.
Цепь обратной связи вместе с частью схемы усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлёй обратной связи, рис. 4.1.
Рис. 4.1. Обратная связь в усилителе К – коэффициент усиления усилителя Β – коэффициент передачи цепи обратной связи.
При проектировании и конструировании радиоэлектронных схем принимают меры для ослабления или ликвидации внутренних и паразитных обратных связей. Если в усилителе имеется одна петля обратной связи, то связь называют однопетлёвой, если петель обратной связи несколько, связь называют многопетлёвой, рис. 4.2а и 4.2б.
Рис. 4.2. – Виды обратной связи
а) Однопетлевая
б) Двухпетлёвая с независимыми петлями.
Отметим, если в петле обратной связи, охватывающей весь усилитель, имеются петли обратной связи, охватывающие отдельные каскады или части усилителя, их называют местными петлями обратной связи.
Существуют различные способы снятия энергии с выхода схемы и подачи её на вход схемы рис. 4.3 и 4.4. Если энергию сигнала снимают с выхода схемы параллельно нагрузке, рис. 4.3а, связь называется обратной связью по напряжению (или параллельной по выходу), т.к. при этом напряжение обратной связи прямо пропорционально выходному напряжению усилителя UВЫХ.
Рис. 4.3. – Способы снятия сигнала обратной связи:
а) обратной связи по напряжению (параллельная обратная связь);
б) обратной связи по току (последовательная обратная связь);