Ενισχυτής (ηλεκτρονική)

Στερεοφωνικός ενισχυτής ήχου McIntosh με ισχύ εξόδου 50 watt ανά κανάλι που χρησιμοποιήθηκε σε οικιακά συστήματα ήχου τη δεκαετία του 1970.

"Ενίσχυση" σημαίνει αύξηση του πλάτους (τάσης ή ρεύματος) ενός χρονικά μεταβαλλόμενου σήματος κατά έναν δεδομένο παράγοντα, όπως φαίνεται εδώ. Το γράφημα δείχνει την είσοδο $v_{i}(t)$ (γαλάζιο) και την τάση εξόδου $v_{o}(t)$ (κόκκινο) ενός ιδανικού γραμμικού ενισχυτή που εφαρμόζεται ως αυθαίρετο σήμα. Σε αυτό το παράδειγμα, ο ενισχυτής έχει απολαβή τάσης 3; που είναι ανά πάσα στιγμή $v_{o}(t)=3v_{i}(t)\,$

Ένας ενισχυτής, ηλεκτρονικός ενισχυτής ή (ανεπίσημα στα αγγλικά amp) είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που μπορεί να αυξήσει το μέγεθος ενός σήματος (μιας χρονικά μεταβαλλόμενης τάσης ή ηλεκτρικού ρεύματος). Είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα δύο θυρών που χρησιμοποιεί ηλεκτρική ισχύ από τροφοδοτικό για να αυξήσει το πλάτος (μέγεθος της τάσης ή του ρεύματος) ενός σήματος που εφαρμόζεται στα τερματικά εισόδου του, παράγοντας αναλογικά ένα σήμα μεγαλύτερου πλάτους στην έξοδο του. Η απολαβή που παρέχεται από έναν ενισχυτή μετριέται από την απολαβή του: ο λόγος της τάσης εξόδου, του ρεύματος ή της ισχύος προς την είσοδο. Ως ενισχυτής ορίζεται ένα κύκλωμα που έχει απολαβή ισχύος μεγαλύτερη από ένα. Ένας ενισχυτής μπορεί να είναι είτε ένα ξεχωριστό κομμάτι εξοπλισμού είτε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που περιέχεται σε άλλη συσκευή. Η ενίσχυση είναι θεμελιώδης για τα σύγχρονα ηλεκτρονικά και οι ενισχυτές χρησιμοποιούνται ευρέως σχεδόν σε όλο τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Οι ενισχυτές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με διαφορετικούς τρόπους. Ο ένας είναι από τη συχνότητα του ηλεκτρονικού σήματος που ενισχύεται. Για παράδειγμα, οι ενισχυτές ήχου ενισχύουν σήματα σε περιοχή ήχου μικρότερη από 20 kHz, οι ενισχυτές ραδιοσυχνοτήτων (RF) ενισχύουν συχνότητες στην περιοχή ραδιοσυχνότητας μεταξύ 20 kHz και 300 GHz και οι σερβοενισχυτές και οι ενισχυτές οργάνων ενδέχεται να λειτουργούν με πολύ χαμηλές συχνότητες μέχρι συνεχούς ρεύματος. Οι ενισχυτές μπορούν επίσης να κατηγοριοποιηθούν με βάση τη φυσική τους τοποθέτηση στην αλυσίδα σήματος. Ένας προενισχυτής μπορεί να προηγείται άλλων σταδίων επεξεργασίας σήματος, για παράδειγμα, ενώ ένας ενισχυτής ισχύος χρησιμοποιείται συνήθως μετά από άλλα στάδια του ενισχυτή για να παρέχει αρκετή ισχύ εξόδου για την τελική χρήση του σήματος. Η πρώτη πρακτική ηλεκτρική συσκευή που μπορούσε να ενισχύσει ήταν η τρίοδος ηλεκτρονική λυχνία, που εφευρέθηκε το 1906 από τον Λη ντε Φόρεστ, ο οποίος οδήγησε στους πρώτους ενισχυτές γύρω στο 1912. Σήμερα οι περισσότεροι ενισχυτές χρησιμοποιούν τρανζίστορ.

Ιστορικό

Ηλεκτρονικές λυχνίες (Σωλήνες κενού)

Η πρώτη πρακτική εξέχουσα συσκευή που μπορούσε να ενισχύσει ήταν η τρίοδος ηλεκτρονική λυχνία, που εφευρέθηκε το 1906 από τον Λη ντε Φόρεστ, που οδήγησε στους πρώτους ενισχυτές γύρω στο 1912. Οι σωλήνες κενού χρησιμοποιήθηκαν σχεδόν σε όλους ενισχυτές μέχρι τις δεκαετίες 1960-1970 όταν τα τρανζίστορ τους αντικατέστησαν. Σήμερα, οι περισσότεροι ενισχυτές χρησιμοποιούν τρανζίστορ, αλλά οι σωλήνες κενού συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σε ορισμένες εφαρμογές.

Ο πρωτότυπος ενισχυτής ήχου του De Forest του 1914. Η τρίοδος Audion είχε απολαβή τάσης περίπου 5, παρέχοντας συνολική απολαβή περίπου 125 για αυτόν τον ενισχυτή τριών σταδίων.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας ακουστικών επικοινωνιών με τη μορφή του τηλεφώνου, που κατοχυρώθηκε για πρώτη φορά το 1876, δημιούργησε την ανάγκη να αυξηθεί το πλάτος των ηλεκτρικών σημάτων για να επεκταθεί η μετάδοση σημάτων σε όλο και μεγαλύτερες αποστάσεις. Στην τηλεγραφία, αυτό το πρόβλημα είχε λυθεί με ενδιάμεσες συσκευές σε σταθμούς που αναπλήρωναν τη διαχεόμενη ενέργεια λειτουργώντας έναν καταγραφέα σήματος και έναν πομπό διαδοχικά, σχηματίζοντας ένα ηλεκτρονόμο, έτσι ώστε μια τοπική πηγή ενέργειας στον κάθε ενδιάμεσο σταθμό τροφοδοτούσε το επόμενο σκέλος της μετάδοσης. Για αμφίδρομη μετάδοση, δηλαδή αποστολή και λήψη και στις δύο κατευθύνσεις, αναπτύχθηκαν αναμεταδότες αμφίδρομου ηλεκτρονόμου (ρελέ) ξεκινώντας με την εργασία του C. F. Varley για τηλεγραφική μετάδοση. Η αμφίδρομη μετάδοση ήταν απαραίτητη για την τηλεφωνία και το πρόβλημα δεν επιλύθηκε ικανοποιητικά μέχρι το 1904, όταν ο H. E. Shreeve βελτίωσε τις υπάρχουσες προσπάθειες για την κατασκευή ενός τηλεφωνικού επαναλήπτη που αποτελούταν από διαδοχικούς πομπούς κόκκων άνθρακα και ηλεκτροδυναμικούς δέκτες. Ο επαναλήπτης Shreeve δοκιμάστηκε για πρώτη φορά σε μια γραμμή μεταξύ της Βοστώνης και του Amesbury, MA, και πιο εξελιγμένες συσκευές παρέμειναν σε λειτουργία για κάποιο χρονικό διάστημα. Μετά το γύρισμα του αιώνα διαπιστώθηκε ότι η αρνητική αντίσταση λαμπτήρων ατμού υδραργύρου μπορούσαν να ενισχυθούν, και δοκιμάστηκαν επίσης σε επαναλήπτες, με μικρή επιτυχία. Η ανάπτυξη των θερμιονικών λυχνιών που ξεκίνησε γύρω στο 1902, παρείχε μια εξ ολοκλήρου ηλεκτρονική μέθοδο ενίσχυσης σημάτων. Η πρώτη πρακτική έκδοση τέτοιων συσκευών ήταν η τρίοδος Audion, που εφευρέθηκε το 1906 από τον Λη ντε Φόρεστ,.που οδήγησε στους πρώτους ενισχυτές γύρω στο 1912. Δεδομένου ότι η μόνη προηγούμενη συσκευή που χρησιμοποιήθηκε ευρέως για την ενίσχυση ενός σήματος ήταν ο ηλεκτρονόμος που χρησιμοποιήθηκε σε συστήματα τηλέγραφου, ο ενισχυτικός σωλήνας κενού ονομάστηκε για πρώτη φορά ʺηλεκτρονικός ηλεκτρονόμοςʺ. Ο ενισχυτικός σωλήνας κενού έφερε επανάσταση στην ηλεκτρική τεχνολογία, δημιουργώντας το νέο πεδίο της ηλεκτρονικής, την τεχνολογία των ενεργών ηλεκτρικών συσκευών. Κατέστησε δυνατές τις τηλεφωνικές γραμμές μεγάλων αποστάσεων, τα συστήματα δημοσίων διευθύνσεων, τη ραδιοφωνική μετάδοση, τις ομιλούσες ταινίες, πρακτικές ηχογράφησης, ραντάρ, τηλεόρασης, και τους πρώτους υπολογιστές. Για 50 χρόνια σχεδόν όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης χρησιμοποιούσαν ηλεκτρονικές λυχνίες. Οι πρώιμοι ενισχυτές είχαν συχνά θετική ανάδραση (αναγεννητικό κύκλωμα), το οποίο θα μπορούσε να αυξήσει την απολαβή, αλλά και να κάνει τον ενισχυτή ασταθή και επιρρεπή σε ταλάντωση. Μεγάλο μέρος της μαθηματικής θεωρίας των ενισχυτών αναπτύχθηκε στα Bell Telephone Laboratories κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1920 έως τη δεκαετία του 1940. Τα επίπεδα παραμόρφωσης στους πρώιμους ενισχυτές ήταν υψηλά, συνήθως γύρω στο 5%, μέχρι το 1934, όταν ο Harold Stephen Black ανέπτυξε την αρνητική ανάδραση. Αυτό επέτρεψε τη σημαντική μείωση των επιπέδων παραμόρφωσης, με κόστος τη χαμηλότερη απολαβή. Άλλες πρόοδοι στη θεωρία της ενίσχυσης έγιναν από τους Harry Nyquist και Hendrik Wade Bode. Οι ηλεκτρονικές λυχνίες ήταν ουσιαστικά οι μόνες συσκευές ενίσχυσης, εκτός από εξειδικευμένες συσκευές ισχύος, όπως ο μαγνητικός ενισχυτής και η amplidyne, για 40 χρόνια. Τα κυκλώματα ελέγχου ισχύος χρησιμοποιούσαν μαγνητικούς ενισχυτές μέχρι το δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα, όταν οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος έγιναν πιο οικονομικές, με υψηλότερες ταχύτητες λειτουργίας. Οι παλιοί επαναλήπτες ηλεκτροακουστικού άνθρακα Shreeve χρησιμοποιήθηκαν σε ρυθμιζόμενους ενισχυτές σε τηλεφωνικά σύνολα συνδρομητών για άτομα με προβλήματα ακοής έως ότου το τρανζίστορ παρείχε μικρότερους και υψηλότερης ποιότητας ενισχυτές τη δεκαετία του 1950.

Τρανζίστορ

Το πρώτο λειτουργικό τρανζίστορ ήταν ένα τρανζίστορ σημείου επαφής που εφευρέθηκε από τους John Bardeen και Walter Brattain το 1947 στο Bell Labs, όπου ο William Shockley αργότερα εφηύρε το διπολικό τρανζίστορ επαφής (bipolar junction transistor (BJT)) το 1948. Ακολούθησε η εφεύρεση του τρανζίστορ επίδρασης πεδίου με ημιαγωγό μεταλλικού οξειδίου (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET)) από τους Mohamed M. Atalla και Dawon Kahng στα εργαστήρια Bell το 1959. Λόγω της κλιμάκωσης MOSFET, της δυνατότητας μείωσης σε όλο και πιο μικρά μεγέθη, το MOSFET έχει γίνει από τότε ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος ενισχυτής. Η αντικατάσταση ογκωδών ηλεκτρονικών λυχνιών με τρανζίστορ κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1960 και του 1970 δημιούργησε μια επανάσταση στην ηλεκτρονική, καθιστώντας δυνατή μια μεγάλη κατηγορία φορητών ηλεκτρονικών συσκευών, όπως το ραδιόφωνο τρανζίστορ που αναπτύχθηκε το 1954. Σήμερα, η χρήση ηλεκτρονικών λυχνιών είναι περιορισμένη για ορισμένες εφαρμογές υψηλής ισχύος, όπως ραδιοπομπούς. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1970, όλο και περισσότερα τρανζίστορ συνδέονταν σε ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα (τσιπ) δημιουργώντας έτσι υψηλότερες κλίμακες ολοκλήρωσης (όπως μικρής, μεσαίας και μεγάλης κλίμακας) σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Πολλοί ενισχυτές που διατίθενται στο εμπόριο σήμερα βασίζονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Για ειδικούς σκοπούς, έχουν χρησιμοποιηθεί άλλα ενεργά στοιχεία. Για παράδειγμα, στις πρώτες μέρες της δορυφορικής επικοινωνίας χρησιμοποιήθηκαν παραμετρικοί ενισχυτές. Το κύκλωμα του πυρήνα ήταν μια δίοδος της οποίας η χωρητικότητα άλλαξε από ένα σήμα RF που δημιουργήθηκε τοπικά. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, αυτό το σήμα ραδιοσυχνοτήτων παρείχε ενέργεια διαμορφωνόταν από το εξαιρετικά αδύναμο δορυφορικό σήμα που λαμβανόταν στον επίγειο σταθμό. Η πρόοδος στα ψηφιακά ηλεκτρονικά από τα τέλη του 20ου αιώνα παρείχε νέες εναλλακτικές λύσεις στους παραδοσιακούς ενισχυτές γραμμικής απολαβής χρησιμοποιώντας ψηφιακή μεταγωγή για τη μεταβολή του σχήματος παλμού των σημάτων σταθερού πλάτους, με αποτέλεσμα συσκευές όπως ο ενισχυτής κλάσης D.

Ιδανική συμπεριφορά

Οι τέσσερις τύποι εξαρτημένης πηγής — μεταβλητή ελέγχου στα αριστερά, μεταβλητή εξόδου στα δεξιά

Κατ 'αρχήν, ένας ενισχυτής είναι ένα ηλεκτρικό δίκτυο δύο θυρών που παράγει ένα σήμα στη θύρα εξόδου που είναι αντίγραφο του σήματος που εφαρμόζεται στη θύρα εισόδου, αλλά αυξημένο σε μέγεθος. Η θύρα εισόδου μπορεί να εξιδανικευτεί είτε ως είσοδος τάσης, η οποία δεν παίρνει ρεύμα, με την έξοδο ανάλογη με την τάση στη θύρα, ή ως μια είσοδος ρεύματος, χωρίς τάση διαμέσου αυτής, στην οποία η έξοδος είναι ανάλογη με το ρεύμα μέσω της θύρας. Η θύρα εξόδου μπορεί να εξιδανικευτεί ως μια εξαρτημένη πηγή τάσης, με μηδενική αντίσταση πηγής και την τάση εξόδου της να εξαρτάται από την είσοδο, ή ως μια εξαρτημένη πηγή ρεύματος, με άπειρη αντίσταση πηγής και το ρεύμα εξόδου να εξαρτάται από την είσοδο. Οι συνδυασμοί αυτών των επιλογών οδηγούν σε τέσσερις τύπους ιδανικών ενισχυτών. Σε εξιδανικευμένη μορφή αντιπροσωπεύονται από καθέναν από τους τέσσερις τύπους εξαρτώμενης πηγής που χρησιμοποιούνται στη γραμμική ανάλυση, όπως φαίνεται στο σχήμα, και συγκεκριμένα:

Είσοδος	Έξοδος	Εξαρτημένη πηγή	Τύπος ενισχυτή	Μονάδες απολαβής
I	I	Τρέχουσα ελεγχόμενη πηγή ρεύματος, CCCS	Τρέχων ενισχυτής	Αδιάστατη
I	V	Πηγή τάσης ελεγχόμενου ρεύματος, CCVS	Ενισχυτής διαντίστασης	Ω
V	I	Πηγή ρεύματος ελεγχόμενη από τάση, VCCS	Ενισχυτής διαγωγιμότητας	Siemens
V	V	Πηγή τάσης ελεγχόμενη από τάση, VCVS	Ενισχυτής τάσης	Αδιάστατη

Κάθε τύπος ενισχυτή στην ιδανική του μορφή έχει ιδανική αντίσταση εισόδου και εξόδου που είναι ίδιες με αυτήν της αντίστοιχης εξαρτημένης πηγής:

Τύπος ενισχυτή	Εξαρτημένη πηγή	Εμπέδηση εισόδου	Εμπέδηση εξόδου
Ρεύμα	CCCS	0	∞
Διαντίσταση	CCVS	0	0
Διαγωγιμότητα	VCCS	∞	∞
Τάση	VCVS	∞	0

Σε πραγματικούς ενισχυτές δεν είναι δυνατό να επιτευχθούν οι ιδανικές εμπεδήσεις, αλλά αυτά τα ιδανικά στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ισοδύναμων κυκλωμάτων πραγματικών ενισχυτών προσθέτοντας εμπεδήσεις (αντίσταση, χωρητικότητα και επαγωγή) στην είσοδο και την έξοδο. Για οποιοδήποτε συγκεκριμένο κύκλωμα, χρησιμοποιείται συχνά μια ανάλυση μικρού σήματος για να βρεθεί η πραγματική εμπέδηση. Ένα μικρό ρεύμα δοκιμής εναλλασσόμενου ρεύματος I_x εφαρμόζεται στον κόμβο εισόδου ή εξόδου, όλες οι εξωτερικές πηγές έχουν ρυθμιστεί στο μηδέν AC και η αντίστοιχη εναλλασσόμενη τάση V_x κατά μήκος της πηγής ρεύματος δοκιμής καθορίζει την εμπέδηση που εμφανίζεται σε αυτόν τον κόμβο ως R = V_x / I_x. Οι ενισχυτές που έχουν σχεδιαστεί για να συνδέονται σε μια γραμμή μετάδοσης στην είσοδο και στην έξοδο, ειδικά οι ενισχυτές ραδιοσυχνοτήτων (RF), δεν ταιριάζουν σε αυτήν την προσέγγιση ταξινόμησης. Αντί να ασχολούνται με την τάση ή το ρεύμα μεμονωμένα, συνδέονται ιδανικά με μια εμπέδηση εισόδου ή εξόδου που ταιριάζει με την εμπέδηση της γραμμής μετάδοσης, δηλαδή αντιστοιχούν ʺαναλογίεςʺ τάσης στο ρεύμα. Πολλοί πραγματικοί ενισχυτές RF πλησιάζουν αυτήν την ιδανική συμπεριφορά. Αν και, για μια δεδομένη κατάλληλη πηγή και εμπέδηση φορτίου, οι ενισχυτές ραδιοσυχνοτήτων (RF) μπορούν να χαρακτηριστούν ως ενισχυτική τάση ή ρεύμα, βασικά είναι ενισχυτική ισχύς.

Ιδιότητες

Οι ιδιότητες του ενισχυτή δίνονται από παραμέτρους που περιλαμβάνουν:

• Απολαβή, η αναλογία μεταξύ του μεγέθους των σημάτων εξόδου και εισόδου
• Εύρος ζώνης, το πλάτος του χρήσιμου εύρους συχνοτήτων
• Απόδοση, η αναλογία μεταξύ της ισχύος της εξόδου και της συνολικής κατανάλωσης ισχύος
• Γραμμικότητα, ο βαθμός στον οποίο η αναλογία μεταξύ του πλάτους εισόδου και εξόδου είναι η ίδια για την είσοδο υψηλού και χαμηλού πλάτους
• Θόρυβος, ένα μέτρο του ανεπιθύμητου θορύβου που αναμιγνύεται στην έξοδο

Amplifiers are described according to the properties of their inputs, their outputs, and how they relate.

• Δυναμική περιοχή εξόδου, η αναλογία του μεγαλύτερου και του μικρότερου χρήσιμου επιπέδου εξόδου
• Ρυθμός ανταπόκρισης, ο μέγιστος ρυθμός μεταβολής της εξόδου
• Χρόνος ανόδου, χρόνος αποκατάστασης, κουδούνισμα και υπερανύψωση που χαρακτηρίζουν την απόκριση βήματος
• Ευστάθεια φραγμένης εισόδου-φραγμένης εξόδου (BIBO stability), η ικανότητα αποφυγής αυτοταλάντωσης

Οι ενισχυτές περιγράφονται σύμφωνα με τις ιδιότητες των εισόδων τους, των εξόδων τους και τον τρόπο συσχέτισης τους. Όλοι οι ενισχυτές έχουν απολαβή, έναν πολλαπλασιαστικό παράγοντα που σχετίζει το μέγεθος κάποιας ιδιότητας του σήματος εξόδου με μια ιδιότητα του σήματος εισόδου. Η απολαβή μπορεί να καθοριστεί ως ο λόγος της εξόδου της τάσης προς την τάση εισόδου (απολαβή) τάσης, την ισχύ εξόδου προς την ισχύ εισόδου (απολαβή) ισχύος, ή κάποιος συνδυασμός ρεύματος, τάσης και ισχύος. Σε πολλές περιπτώσεις η ιδιότητα της εξόδου που ποικίλλει εξαρτάται από την ίδια ιδιότητα της εισόδου, καθιστώντας την απολαβή χωρίς μονάδα (αν και συχνά εκφράζεται σε Ντεσιμπέλs(dB)). Οι περισσότεροι ενισχυτές έχουν σχεδιαστεί για να είναι γραμμικοί. Δηλαδή, παρέχουν σταθερή απολαβή για οποιοδήποτε κανονικό επίπεδο εισόδου και σήμα εξόδου. Εάν η απολαβή ενός ενισχυτή δεν είναι γραμμική, το σήμα εξόδου μπορεί να παραμορφωθεί. Υπάρχουν, ωστόσο, περιπτώσεις όπου η μεταβλητή απολαβή είναι χρήσιμη. Ορισμένες εφαρμογές επεξεργασίας σήματος χρησιμοποιούν ενισχυτές εκθετικής απολαβής. Οι ενισχυτές συνήθως σχεδιάζονται για να λειτουργούν καλά σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή, για παράδειγμα: πομποί και δέκτες ραδιοφώνου και τηλεόρασης, στερεοφωνικός εξοπλισμός υψηλής πιστότητας ("hi-fi"), μικροϋπολογιστές και άλλος ψηφιακός εξοπλισμός, καθώς και και κιθάρα και άλλοι ενισχυτές οργάνων. Κάθε ενισχυτής περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα παθητικό στοιχείο, όπως ηλεκτρονική λυχνία ή τρανζίστορ.

Αρνητική ανάδραση

Η αρνητική ανάδραση (Negative feedback) είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται στους περισσότερους σύγχρονους ενισχυτές για τη βελτίωση του εύρους ζώνης και της παραμόρφωσης και τον έλεγχο της απολαβής. Σε έναν ενισχυτή αρνητικής ανάδρασης μέρος της εξόδου ανατροφοδοτείται και προστίθεται στην είσοδο σε αντίθετη φάση, αφαιρώντας από την είσοδο. Το κύριο αποτέλεσμα είναι να μειωθεί η συνολική απολαβή του συστήματος. Ωστόσο, τυχόν ανεπιθύμητα σήματα που εισάγονται από τον ενισχυτή, όπως η παραμόρφωση, ανατροφοδοτούνται επίσης. Δεδομένου ότι δεν αποτελούν μέρος της αρχικής εισόδου, προστίθενται στην είσοδο σε αντίθετη φάση, αφαιρώντας τα από την είσοδο. Με αυτόν τον τρόπο, η αρνητική ανάδραση μειώνει επίσης τη μη γραμμικότητα, την παραμόρφωση και άλλα σφάλματα που εισάγονται από τον ενισχυτή. Μεγάλες ποσότητες αρνητικής ανάδρασης μπορούν να μειώσουν τα σφάλματα σε σημείο που η απόκριση του ίδιου του ενισχυτή γίνεται σχεδόν άσχετη εφόσον έχει μεγάλη απολαβή και η απόδοση εξόδου του συστήματος (η "κλειστή απόδοση βρόχου ") ορίζεται εξ ολοκλήρου από τα στοιχεία του βρόχου ανάδρασης. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ιδιαίτερα με λειτουργικούς ενισχυτές (op-amps). Οι ενισχυτές χωρίς ανάδραση μπορούν να φτάσουν την παραμόρφωση μέχρι περίπου 1% για σήματα ακουστικής συχνότητας. Με αρνητική ανάδραση, η παραμόρφωση μπορεί συνήθως να μειωθεί στο 0,001%. Ο θόρυβος, ακόμη και η παραμόρφωση διασταύρωσης, μπορούν πρακτικά να εξαλειφθούν. Η αρνητική ανάδραση αντισταθμίζει επίσης τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες και τα υποβαθμισμένα ή μη γραμμικά στοιχεία στο στάδιο απολαβής, αλλά οποιαδήποτε αλλαγή ή μη γραμμικότητα στα στοιχεία στον βρόχο ανάδρασης θα επηρεάσει την έξοδο. Πράγματι, η ικανότητα του βρόχου ανάδρασης να ορίζει την έξοδο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενεργά κυκλώματα φίλτρων. Ένα άλλο πλεονέκτημα της αρνητικής ανάδρασης είναι ότι επεκτείνει το εύρος ζώνης του ενισχυτή. Η έννοια της ανάδρασης χρησιμοποιείται σε λειτουργικούς ενισχυτές για τον ακριβή καθορισμό της απολαβής, του εύρους ζώνης και άλλων παραμέτρων που βασίζονται εξ ολοκλήρου στα στοιχεία του βρόχου ανάδρασης. Η αρνητική ανάδραση μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε στάδιο ενός ενισχυτή για τη σταθεροποίηση του σημείου λειτουργίας των ενεργών συσκευών έναντι μικρών αλλαγών στην τάση τροφοδοσίας ή στα χαρακτηριστικά της συσκευής. Ορισμένες αναδράσεις, θετικές ή αρνητικές, είναι αναπόφευκτες και συχνά ανεπιθύμητες—που εισάγονται, για παράδειγμα, από παρασιτικά στοιχεία, όπως η εγγενής χωρητικότητα μεταξύ εισόδου και εξόδου των συσκευών, όπως το τρανζίστορ και η χωρητική σύζευξη της εξωτερικής καλωδίωσης. Η υπερβολική θετική ανάδραση που εξαρτάται από τη συχνότητα μπορεί να προκαλέσει παρασιτική ταλάντωση και να μετατρέψει έναν ενισχυτή σε ταλαντωτή.

Κατηγορίες

Ενεργές συσκευές

Όλοι οι ενισχυτές περιλαμβάνουν κάποια μορφή ενεργής συσκευής: αυτή είναι η συσκευή που κάνει την πραγματική ενίσχυση. Η ενεργή συσκευή μπορεί να είναι μια ηλεκτρονική λυχνία, διακριτό στοιχείο στερεάς κατάστασης, όπως ένα μεμονωμένο τρανζίστορ, ή μέρος ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος, όπως σε έναν λειτουργικό ενισχυτή). Οι ενισχυτές τρανζίστορ (ή ενισχυτές στερεάς κατάστασης) είναι ο πιο κοινός τύπος ενισχυτή που χρησιμοποιείται σήμερα. Ένα τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως ενεργό στοιχείο. Η απολαβή του ενισχυτή καθορίζεται από τις ιδιότητες του ίδιου του τρανζίστορ, καθώς και από το κύκλωμα μέσα στο οποίο περιέχεται. Οι κοινές ενεργές συσκευές σε ενισχυτές τρανζίστορ περιλαμβάνουν διπολικό τρανζίστορ επαφής (bipolar junction transistors (BJT)) και τρανζίστορ επίδρασης πεδίου µετάλλου – οξειδίου – ηµιαγωγού (metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFET)). Οι εφαρμογές είναι πολυάριθμες, μερικά κοινά παραδείγματα είναι ενισχυτές ήχου σε οικιακά στερεοφωνικά, ή σε σύστημα δημόσιας διεύθυνσης, σε παραγωγή υψηλής ισχύος ραδιοσυχνοτήτων για εξοπλισμό ημιαγωγών, σε εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων και μικροκυμάτων, όπως πομπούς ραδιοφώνου. Η ενίσχυση που βασίζεται σε τρανζίστορ μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες διαμορφώσεις: για παράδειγμα ένα διπολικό τρανζίστορ επαφής μπορεί να πραγματοποιήσει ενίσχυση κοινής βάσης (common base), κοινού συλλέκτη (common collector) ή κοινού εκπομπού (common emitter), ένα MOSFET μπορεί να πραγματοποιήσει ενίσχυση κοινής πύλης, κοινής πηγής, ή κοινού απαγωγού (common drain). Κάθε διαμόρφωση έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οι ενισχυτές ηλεκτρονικών λυχνιών (Vacuum-tube amplifiers, ή tube amplifiers, ή valve amplifiers)) χρησιμοποιούν μια ηλεκτρονική λυχνία ως ενεργή συσκευή. Ενώ οι ενισχυτές ημιαγωγών έχουν μετατοπίσει σε μεγάλο βαθμό τους ενισχυτές λυχνιών για εφαρμογές χαμηλής ισχύος, οι ενισχυτές λυχνιών μπορεί να είναι πολύ πιο αποδοτικοί σε εφαρμογές υψηλής ισχύος όπως ραντάρ, εξοπλισμός αντιμέτρων και εξοπλισμό επικοινωνιών. Πολλοί ενισχυτές μικροκυμάτων είναι ειδικά σχεδιασμένοι ενισχυτές λυχνιών, όπως οι κλύστρον (klystron), γύροτρον (gyrotron), λυχνία οδεύοντος κύματος (traveling wave tube) και ενισχυτής διασταυρούμενου πεδίου (crossed-field amplifier), και αυτές οι λυχνίες μικροκυμάτων παρέχουν πολύ μεγαλύτερη ισχύ εξόδου μικροκυμάτων σε συσκευές μικροκυμάτων μιας συσκευής στις συχνότητες μικροκυμάτων από τις συσκευές στερεάς κατάστασης. Οι ηλεκτρονικές λυχνίες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε ορισμένες συσκευές ήχου υψηλής τεχνολογίας, καθώς και σε ενισχυτές μουσικών οργάνων, λόγω της προτίμησης για "ήχο λυχνίας". Οι μαγνητικοί ενισχυτές είναι συσκευές κάπως παρόμοιες με ένα μετασχηματιστή όπου η μία περιέλιξη χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του κορεσμού ενός μαγνητικού πυρήνα και ως εκ τούτου για τη μεταβολή της εμπέδησης της άλλης περιέλιξης. Σε μεγάλο βαθμό έχουν πέσει εκτός χρήσης λόγω της ανάπτυξης σε ενισχυτές ημιαγωγών, αλλά εξακολουθούν να είναι χρήσιμοι στον έλεγχο στο συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης (High-voltage direct current (HVDC)) και στα κυκλώματα ελέγχου πυρηνικής ενέργειας επειδή δεν επηρεάζονται από τη ραδιενέργεια. Οι αρνητικές αντιστάσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτές, όπως ο ενισχυτής διόδου σήραγγας (tunnel diode).

Ενισχυτές ισχύος

Ενισχυτής ισχύος από την Skyworks Solutions σε έξυπνο τηλέφωνο.

Ένας ενισχυτής ισχύος είναι ένας ενισχυτής που έχει σχεδιαστεί κυρίως για να αυξάνει τη διαθέσιμη ισχύ σε ένα ηλεκτρικό φορτίο|φορτίο. Στην πράξη, η απολαβή ισχύος του ενισχυτή εξαρτάται από την πηγή και το φορτίο των ηλεκτρικών εμπεδήσεων, καθώς και από την εγγενή απολαβή τάσης και ρεύματος. Μια σχεδίαση ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων (RF) βελτιστοποιεί τυπικά τις εμπεδήσεις για μεταφορά ισχύος, ενώ οι σχεδιασμοί ενισχυτών ήχου και οργάνων βελτιστοποιούν συνήθως την εμπέδηση εισόδου και εξόδου για μικρότερη φόρτιση και υψηλότερη ακεραιότητα σήματος Ένας ενισχυτής που λέγεται ότι έχει απολαβή 20 dB μπορεί να έχει απολαβή τάσης 20 dB και διαθέσιμο απολαβή ισχύος πολύ μεγαλύτερη από 20 dB (λόγος ισχύος 100)—αλλά στην πραγματικότητα παρέχει πολύ χαμηλότερη απολαβή ισχύος εάν, για παράδειγμα, η είσοδος είναι από ένα μικρόφωνο 600 Ω και η έξοδος συνδέεται με υποδοχή εισόδου υποδοχή εισόδου για ενισχυτή ισχύος. Γενικά, ο ενισχυτής ισχύος είναι ο τελευταίος 'ενισχυτής' ή το ενεργό κύκλωμα σε μια αλυσίδα σήματος (η βαθμίδα εξόδου) και είναι το στάδιο του ενισχυτή που απαιτεί προσοχή στην απόδοση ισχύος. Οι εκτιμήσεις απόδοσης οδηγούν στις διάφορες κατηγορίες ενισχυτών ισχύος με βάση την πόλωση των τρανζίστορ ή των λυχνιών εξόδου. Οι ενισχυτές ισχύος ήχου χρησιμοποιούνται συνήθως για την οδήγηση ηχείων. Έχουν συχνά δύο κανάλια εξόδου και παρέχουν ίση ισχύ στο καθένα. Ένας ενισχυτής ισχύος ραδιοσυχνοτήτων βρίσκεται στα τελευταία στάδια του ραδιοφώνου πομπού. Ένας ελεγκτής σερβοκινητήρα: ενισχύει μια τάση ελέγχου για να ρυθμίσει την ταχύτητα ενός κινητήρα ή τη θέση ενός μηχανοκίνητου συστήματος.

Λειτουργικοί ενισχυτές (op-amps)

Ένας λειτουργικός ενισχυτής LM741 γενικής χρήσης

Ένας λειτουργικός ενισχυτής είναι ένα κύκλωμα ενισχυτή που τυπικά έχει πολύ υψηλή απολαβή ανοιχτού βρόχου και διαφορικές εισόδους. Οι ενισχυτές λειτουργίας έχουν γίνει πολύ ευρέως χρησιμοποιούμενοι ως τυποποιημένα "μπλοκ απολαβής" σε κυκλώματα λόγω της ευελιξίας τους. Η απολαβή, το εύρος ζώνης και άλλα χαρακτηριστικά τους μπορούν να ελεγχθούν από ανάδραση μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος. Αν και ο όρος σήμερα ισχύει συνήθως για ολοκληρωμένα κυκλώματα, ο αρχικός σχεδιασμός του λειτουργικού ενισχυτή χρησιμοποιούσε λυχνίες και τα μεταγενέστερα σχέδια χρησιμοποιούσαν διακριτά κυκλώματα τρανζίστορ. Ένας πλήρως διαφορικός ενισχυτής είναι παρόμοιος με τον λειτουργικό ενισχυτή, αλλά έχει επίσης διαφορικές εξόδους. Αυτές συνήθως κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας διπολικά τρανζίστορ επαφής (BJTs) ή Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET).

Κατανεμημένοι ενισχυτές

Αυτοί χρησιμοποιούν ισοσταθμισμένες γραμμές μετάδοσης για να διαχωρίσουν μεμονωμένους ενισχυτές ενός σταδίου, οι έξοδοι των οποίων αθροίζονται από την ίδια γραμμή μετάδοσης. Η γραμμή μεταφοράς είναι ισοσταθμισμένου τύπου με την είσοδο στο ένα άκρο και στη μία πλευρά μόνο της ισοσταθμισμένης γραμμής μεταφοράς και την έξοδο στο αντίθετο άκρο που είναι επίσης η αντίθετη πλευρά της ισοσταθμισμένης γραμμής μεταφοράς. Η απολαβή κάθε σταδίου προστίθεται γραμμικά στην έξοδο αντί να πολλαπλασιάζεται η μία πάνω στην άλλη όπως σε μια διαμόρφωση καταρράκτη. Αυτό επιτρέπει την επίτευξη υψηλότερου εύρους ζώνης από αυτό που θα μπορούσε διαφορετικά να πραγματοποιηθεί ακόμη και με τα ίδια στοιχεία σταδίου απολαβής.

Ενισχυτές μεταγωγής λειτουργίας

Αυτοί οι μη γραμμικοί ενισχυτές έχουν πολύ υψηλότερη απόδοση από τους γραμμικούς ενισχυτές και χρησιμοποιούνται όπου η εξοικονόμηση ισχύος δικαιολογεί την επιπλέον πολυπλοκότητα. Οι ενισχυτές κλάσης-D είναι το κύριο παράδειγμα αυτού του τύπου ενίσχυσης.

Ενισχυτής αρνητικής αντίστασης

Ο ενισχυτής αρνητικής αντίστασης είναι ένας τύπος ενισχυτή αναγέννησης που μπορεί να χρησιμοποιήσει την ανάδραση μεταξύ της πηγής και της πύλης του τρανζίστορ για να μετατρέψει μια χωρητική εμπέδηση στην πηγή του τρανζίστορ σε μια αρνητική αντίσταση στην πύλη του. Σε σύγκριση με άλλους τύπους ενισχυτών, αυτός ο "ενισχυτής αρνητικής αντίστασης" θα απαιτήσει μόνο μια μικρή ποσότητα ισχύος για να επιτύχει πολύ υψηλή απολαβή, διατηρώντας ταυτόχρονα ένα καλό ποσοστό θορύβου.

Εφαρμογές

Ενισχυτές βίντεο

Οι ενισχυτές βίντεο έχουν σχεδιαστεί για να επεξεργάζονται σήματα βίντεο και έχουν ποικίλα εύρη ζώνης ανάλογα με το εάν το σήμα βίντεο προορίζεται για SDTV, EDTV, HDTV 720p ή 1080i/p κ.λπ.. Η προδιαγραφή του ίδιου του εύρους ζώνης εξαρτάται από το είδος του φίλτρου που χρησιμοποιείται—και σε ποιο σημείο του εύρους ζώνης μετράται (−1 dB)) ή −3 dB για παράδειγμα). Ορισμένες απαιτήσεις για απόκριση βήματος και υπέρβαση είναι απαραίτητες για μια αποδεκτή εικόνα τηλεόρασης.

Ενισχυτές μικροκυμάτων

Οι ενισχυτές λυχνίας οδεύοντος κύματος (Traveling wave tube amplifiers (TWTAs)) χρησιμοποιούνται για ενίσχυση υψηλής ισχύος σε χαμηλές συχνότητες μικροκυμάτων. Συνήθως μπορούν να ενισχύσουν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, ωστόσο, συνήθως δεν είναι τόσο συντονίσιμα όσο τα κλύστρον. Τα κλύστρον είναι εξειδικευμένες συσκευές λυχνίας γραμμικής δέσμης, σχεδιασμένες να παρέχουν υψηλή ισχύ, ευρέως συντονίσιμη ενίσχυση κυμάτων χιλιοστού και κάτω του χιλιοστού. Τα κλύστρον είναι σχεδιασμένα για λειτουργίες μεγάλης κλίμακας και παρόλο που έχουν μικρότερο εύρος ζώνης από τους TWTAs, έχουν το πλεονέκτημα να ενισχύουν με συνέπεια ένα σήμα αναφοράς, ώστε η έξοδος του να μπορεί να ελέγχεται με ακρίβεια σε πλάτος, συχνότητα και φάση. Συσκευές στερεάς κατάστασης όπως τα MOSFETs μικρού καναλιού πυριτίου παρόμοια με τα FET διπλής διάχυσης μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (double-diffused metal–oxide–semiconductor (DMOS)), τρανζίστορ επίδρασης πεδίου γαλλίου-αρσενικού (GaAs) και πυριτίου-γερμανίου (SiGe) καθώς και διπολικά τρανζίστορ ετεροεπαφής (heterojunction bipolar transistors (HBTs)), τρανζίστορ υψηλής κινητικότητας ηλεκτρονίων (High-electron-mobility transistor, (HEMT)), δίοδοι IMPATT και άλλοι χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα, σε χαμηλότερες συχνότητες μικροκυμάτων και επίπεδα ισχύος της τάξης των βατ, ειδικά σε εφαρμογές όπως φορητά τερματικά ραδιοσυχνοτήτων/κινητά τηλέφωνα και σημεία πρόσβασης όπου το μέγεθος και η απόδοση είναι οι οδηγοί. Νέα υλικά όπως το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) ή το GaN σε πυρίτιο ή στο καρβίδιο του πυριτίου (SiC) εμφανίζονται στα τρανζίστορ HEMT και σε εφαρμογές όπου απαιτούνται βελτιωμένη απόδοση, πλατύ εύρος ζώνης, λειτουργία από λίγες έως μερικές δεκάδες GHz με ισχύ εξόδου από λίγα Watt έως μερικές εκατοντάδες. Ανάλογα με τις προδιαγραφές του ενισχυτή και τις απαιτήσεις μεγέθους, οι ενισχυτές μικροκυμάτων μπορούν να κατασκευαστούν ως μονολιθικά ενσωματωμένοι, ενσωματωμένοι ως μονάδες, ή με βάση διακριτά μέρη ή οποιονδήποτε συνδυασμό αυτών. Το μέιζερ είναι ένας μη ηλεκτρονικός ενισχυτής μικροκυμάτων.

Ενισχυτές μουσικών οργάνων

Οι ενισχυτές οργάνων είναι μια σειρά ενισχυτών ισχύος ήχου που χρησιμοποιούνται για την αύξηση του επιπέδου ήχου μουσικών οργάνων, για παράδειγμα κιθάρες, κατά τη διάρκεια παραστάσεων. Ο τόνος των ενισχυτών προέρχεται κυρίως από τη σειρά και την ποσότητα με την οποία εφαρμόζει η ισοστάθμιση και η παραμόρφωση

Ταξινόμηση σταδίων και συστημάτων ενισχυτών

Κοινό τερματικό

Ένα σύνολο ταξινομήσεων για ενισχυτές βασίζεται στο ποιος ακροδέκτης συσκευής είναι κοινός τόσο στο κύκλωμα εισόδου όσο και στο κύκλωμα εξόδου. Στην περίπτωση των διπολικών τρανζίστορ επαφής, οι τρεις κατηγορίες είναι ο κοινός εκπομπός, η κοινή βάση και ο κοινός συλλέκτης. Για τρανζίστορ επίδρασης πεδίου, οι αντίστοιχες διαμορφώσεις είναι κοινή πηγή, κοινή πύλη και κοινή απαγωγή. για ηλεκτρονικές λυχνίες, για κοινή κάθοδο, κοινό πλέγμα και κοινή πλάκα. Ο κοινός εκπομπός (ή κοινή πηγή, κοινή κάθοδος, κ.λπ.) διαμορφώνεται συχνότερα για να παρέχει ενίσχυση της τάσης που εφαρμόζεται μεταξύ βάσης και εκπομπού και το σήμα εξόδου που λαμβάνεται μεταξύ συλλέκτη και εκπομπού είναι ανεστραμμένο, σε σχέση με την είσοδο. Η διάταξη κοινού συλλέκτη εφαρμόζει την τάση εισόδου μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη και για να λαμβάνει την τάση εξόδου μεταξύ του εκπομπού και του συλλέκτη. Αυτό προκαλεί αρνητική ανάδραση και η τάση εξόδου τείνει να ακολουθεί την τάση εισόδου. Αυτή η διάταξη χρησιμοποιείται επίσης καθώς η είσοδος παρουσιάζει υψηλή εμπέδηση και δεν φορτώνει την πηγή σήματος, αν και η ενίσχυση τάσης είναι μικρότερη από ένα. Το κύκλωμα κοινού συλλέκτη είναι, συνεπώς, περισσότερο γνωστό ως ακόλουθος εκπομπού, ακόλουθος πηγής ή ακόλουθος καθόδου.

Μονόπλευρος ή δίπλευρος

Ένας ενισχυτής του οποίου η έξοδος δεν εμφανίζει ανάδραση στην πλευρά εισόδου του περιγράφεται ως 'μονόπλευρος'. Η εμπέδηση εισόδου ενός μονόπλευρου ενισχυτή είναι ανεξάρτητη από το φορτίο και η εμπέδηση εξόδου είναι ανεξάρτητη από την εμπέδηση της πηγής σήματος. Ένας ενισχυτής που χρησιμοποιεί ανάδραση για να συνδέσει μέρος της εξόδου πίσω στην είσοδο είναι ένας δίπλευρος ενισχυτής. Η εμπέδηση εισόδου του αμφίπλευρου ενισχυτή εξαρτάται από το φορτίο και την εμπέδηση εξόδου από την εμπέδηση της πηγής σήματος. Όλοι οι ενισχυτές είναι αμφίπλευροι σε κάποιο βαθμό. Ωστόσο, μπορεί συχνά να μοντελοποιούνται ως μονόπλευροι υπό συνθήκες λειτουργίας όπου η ανάδραση είναι αρκετά μικρή ώστε να αγνοείται για τους περισσότερους σκοπούς, απλοποιώντας την ανάλυση.

Ενισχυτές με ή χωρίς αντιστροφή

Ένας άλλος τρόπος ταξινόμησης των ενισχυτών είναι η σχέση φάσης του σήματος εισόδου με το σήμα εξόδου. Ένας ενισχυτής 'με αντιστροφή' παράγει μια έξοδο 180 μοιρών εκτός φάσης με το σήμα εισόδου (δηλαδή, μια αναστροφή πολικότητας ή μια κατοπτρική εικόνα της εισόδου όπως φαίνεται σε έναν παλμογράφο). Ένας ενισχυτής 'χωρίς αντιστροφή' διατηρεί τη φάση των κυματομορφών του σήματος εισόδου. Ένας ακόλουθος εκπομπού (emitter follower) είναι ένας τύπος ενισχυτή χωρίς αντιστροφή, που υποδεικνύει ότι το σήμα στον εκπομπό ενός τρανζίστορ ακολουθεί (δηλαδή, ταιριάζει με απολαβή μονάδας, αλλά ίσως με μετατόπιση) το σήμα εισόδου. Ο ακόλουθος τάσης (Voltage follower) είναι επίσης ένας τύπος ενισχυτή χωρίς αντιστροφή που έχει απολαβή μονάδας. Αυτή η περιγραφή μπορεί να ισχύει για ένα μόνο στάδιο ενός ενισχυτή ή για ένα πλήρες σύστημα ενισχυτή.

Λειτουργία

Άλλοι ενισχυτές μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη λειτουργία ή τα χαρακτηριστικά εξόδου τους. Αυτές οι λειτουργικές περιγραφές ισχύουν συνήθως για πλήρη συστήματα ή υποσυστήματα ενισχυτών και σπάνια σε μεμονωμένα στάδια.

• Ένας σερβοενισχυτής υποδεικνύει έναν ολοκληρωμένο βρόχο ανάδρασης για τον ενεργό έλεγχο της εξόδου σε κάποιο επιθυμητό επίπεδο. Ένα σερβομηχανισμός DC υποδηλώνει χρήση σε συχνότητες κάτω από επίπεδα συνεχούς, όπου δεν εμφανίζονται οι γρήγορες διακυμάνσεις ενός σήματος ήχου ή RF. Αυτοί χρησιμοποιούνται συχνά σε μηχανικούς ενεργοποιητές ή συσκευές όπως κινητήρες DC που πρέπει να διατηρούν σταθερή ταχύτητα ή ροπή. Ένας σερβοενισχυτής εναλλασσόμενου μπορεί να το κάνει αυτό για ορισμένους κινητήρες εναλλασσόμενου.
• Ένας γραμμικός ενισχυτής ανταποκρίνεται σε διαφορετικές συνιστώσες συχνότητας ανεξάρτητα και δεν δημιουργεί αρμονική παραμόρφωση ή παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης. Κανένας ενισχυτής δεν μπορεί να παρέχει τέλεια γραμμικότητα (ακόμα και ο πιο γραμμικός ενισχυτής έχει κάποιες μη γραμμικότητες, καθώς οι συσκευές ενίσχυσης —τρανζίστορ ή ηλεκτρονικές λυχνίες—ακολουθούν μη γραμμικούς εκθετικούς νόμους, όπως οι νόμοι του τετραγώνου και βασίζονται σε τεχνικές κυκλώματος για να μειώσουν αυτά τα αποτελέσματα).
• Ένας μη γραμμικός ενισχυτής δημιουργεί σημαντική παραμόρφωση και έτσι αλλάζει το αρμονικό περιεχόμενο. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου αυτό είναι χρήσιμο. Ο ενισχυτής κυκλωμάτων που παρέχει σκόπιμα μια μη γραμμική συνάρτηση μεταφοράς περιλαμβάνει:
  • μια συσκευή όπως ένας ελεγχόμενος ανορθωτής πυριτίου ή ένα τρανζίστορ που χρησιμοποιείται ως διακόπτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει πλήρως ένα φορτίο όπως μια λάμπα με βάση ένα όριο σε μια συνεχώς μεταβαλλόμενη είσοδο.
  • ένας μη γραμμικός ενισχυτής σε αναλογικό υπολογιστή, ή μετατροπέα αληθούς ενεργής τιμής (RMS), για παράδειγμα, μπορεί να παρέχει μια ειδική συνάρτηση μεταφοράς, όπως λογαριθμικό ή τετραγωνικό νόμο.
  • μπορεί να επιλεγεί ένας ενισχυτής ραδιοσυχνοτήτων κλάσης C, επειδή μπορεί να είναι πολύ αποδοτικός—αλλά είναι μη γραμμικός. Ακολουθώντας έναν τέτοιο ενισχυτή με το λεγόμενο συντονισμένο κύκλωμα μπορεί να μειώσει τις ανεπιθύμητες αρμονικές (παραμόρφωση) αρκετά ώστε να είναι χρήσιμο σε πομπούς, ή μπορεί να επιλεγεί κάποια επιθυμητή αρμονική ρυθμίζοντας τη συχνότητα συντονισμού του συντονισμένου κυκλώματος σε υψηλότερη συχνότητα αντί για τη θεμελιώδη συχνότητα στα κυκλώματα πολλασιαστή συχνότητας.
  • Τα κυκλώματα αυτόματου έλεγχου απολαβής απαιτούν να ελέγχεται η απολαβή ενός ενισχυτή από το εύρος του μέσου όρου του χρόνου, έτσι ώστε το πλάτος εξόδου να διαφέρει ελάχιστα όταν λαμβάνονται ασθενείς σταθμοί. Οι μη γραμμικότητες θεωρούνται διευθετημένες έτσι ώστε το σχετικά μικρό πλάτος σήματος να υποφέρει από μικρή παραμόρφωση (διακαναλική παρεμβολή ή ενδοδιαμόρφωση), αλλά εξακολουθεί να διαμορφώνεται από τη σχετικά μεγάλη τάση ελέγχου απολαβής του συνεχούς ρεύματος (DC)
  • Τα κυκλώματα ανιχνευτών διαμόρφωσης πλάτους (AM) που χρησιμοποιούν ενίσχυση όπως ανιχνευτές κάμψης ανόδου (anode-bend detectors), ανορθωτές ακριβείας και ανιχνευτές άπειρης εμπέδησης (infinite impedance detectors) (εξαιρουμένων των μη ενισχυμένων ανιχνευτών όπως κρυσταλλικοί ανιχνευτές (cat's-whisker detectors)), καθώς και κυκλώματα ανιχνευτών κορυφής, που βασίζονται σε αλλαγές στην ενίσχυση βασιζόμενοι στο στιγμιαίο πλάτος του σήματος για να προκύψει ένα συνεχές ρεύμα από μια είσοδο εναλλασσομένου ρεύματος.
  • Κυκλώματα συγκριτών και ανιχνευτών λειτουργικών ενισχυτών.
• Ένας ενισχυτής ευρείας ζώνης έχει ακριβή συντελεστή ενίσχυσης σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων και χρησιμοποιείται συχνά για την ενίσχυση των σημάτων για ηλεκτρονόμους (ρελέ) σε συστήματα επικοινωνιών. Ένας ενισχυτής στενής ζώνης ενισχύει ένα συγκεκριμένο στενό εύρος συχνοτήτων, εξαιρουμένων των άλλων συχνοτήτων.
• Ένας ενισχυτής RF ενισχύει σήματα στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και χρησιμοποιείται συχνά για να αυξήσει την ευαισθησία ενός δέκτη, ή την ισχύ εξόδου ενός πομπού.
• Ένας ενισχυτής ήχου ενισχύει τις ηχητικές συχνότητες. Αυτή η κατηγορία υποδιαιρείται σε μικρές ενισχύσεις σήματος και ενισχυτές ισχύος που είναι βελτιστοποιημένοι για την οδήγηση ηχείων, μερικές φορές με πολλαπλούς ενισχυτές ομαδοποιημένους ως ξεχωριστά ή γεφυρωμένα κανάλια για να ικανοποιούν διαφορετικές απαιτήσεις αναπαραγωγής ήχου. Οι όροι που χρησιμοποιούνται συχνά στους ενισχυτές ήχου περιλαμβάνουν:
  • Προενισχυτής (preamplifier ή preamp), που μπορεί να περιλαμβάνει έναν προενισχυτή φωνογράφου με ισοστάθμιση RIAA ή προενισχυτές κεφαλής ταινίας (tape head) με φίλτρα ισοστάθμισης της Comité consultatif international pour la radio (CCIR). Μπορεί να περιλαμβάνουν κυκλώματα φίλτρα επεξεργασία σήματος ή ρύθμισης τόνου (tone control).
  • Ενισχυτής ισχύος (συνήθως οδηγεί ηχεία), ενισχυτές ακουστικών και ενισχυτές δημόσιας διεύθυνσης.
  • Οι στερεοφωνικοί ενισχυτές υποδηλώνουν δύο κανάλια εξόδου (αριστερά και δεξιά), αν και ο όρος σημαίνει απλώς "συμπαγής" ήχος (αναφέρεται σε τρισδιάστατο)—έτσι το τετραφωνικό στερεοφωνικό χρησιμοποιήθηκε για ενισχυτές με τέσσερα κανάλια. Τα συστήματα 5.1 και 7.1 αναφέρονται σε συστήματα οικιακού κινηματογράφου με 5 ή 7 κανονικά χωρικά κανάλια, συν ένα κανάλι υποβαθύφωνου (subwoofer).
• Οι ενισχυτές απομόνωσης (Buffer amplifiers), οι οποίοι μπορεί να περιλαμβάνουν ακόλουθους εκπομπού, παρέχουν υψηλή είσοδο εμπέδησης για μια συσκευή (ίσως έναν άλλο ενισχυτή, ή ίσως ένα ενεργοβόρο φορτίο, όπως φώτα) που διαφορετικά θα αντλούσε πολύ ρεύμα από την πηγή. Οι οδηγοί γραμμής (Line drivers) είναι ένας τύπος απομόνωσης που τροφοδοτεί καλώδια διασύνδεσης μακριά ή επιρρεπή σε παρεμβολές, πιθανώς με διαφορικές εξόδους μέσω καλωδίων συνεστραμμένου ζεύγους.

Μέθοδος ενδιάμεσης σύζευξης

Οι ενισχυτές ταξινομούνται μερικές φορές με τη μέθοδο σύζευξης του σήματος στην είσοδο, την έξοδο ή μεταξύ των σταδίων. Διαφορετικοί τύποι αυτών περιλαμβάνουν:

Συζευγμένος ενισχυτής με χωρητική αντίσταση (Resistive-capacitive (RC)), που χρησιμοποιεί ένα δίκτυο αντιστατών και πυκνωτών

Από τη σχεδίασή τους αυτοί οι ενισχυτές δεν μπορούν να ενισχύσουν σήματα DC καθώς οι πυκνωτές μπλοκάρουν το στοιχείο DC του σήματος εισόδου. Οι ενισχυτές συζευγμένου με RC χρησιμοποιούνταν πολύ συχνά σε κυκλώματα με ηλεκτρονικές λυχνίες ή διακριτά τρανζίστορ. Στις μέρες του ολοκληρωμένου κυκλώματος λίγα περισσότερα τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο (τσιπ) είναι πολύ φθηνότερα και μικρότερα από έναν πυκνωτή.

Συζευγμένος επαγωγικός-χωρητικός (Inductive-capacitive (LC)) ενισχυτής, που χρησιμοποιεί ένα δίκτυο επαγωγέων και πυκνωτών

Αυτό το είδος ενισχυτή χρησιμοποιείται συχνότερα σε επιλεκτικά κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων.

Συζευγμένος ενισχυτής μετασχηματιστή, που χρησιμοποιεί μετασχηματιστή για την αντιστοίχιση εμπεδήσεων ή για την αποσύνδεση τμημάτων των κυκλωμάτων

Αρκετά συχνά ενισχυτές συζευγμένοι με LC και συζευγμένοι με μετασχηματιστή δεν μπορούν να διακριθούν καθώς ο μετασχηματιστής είναι κάποιο είδος επαγωγέα.

Άμεσα συζευγμένος ενισχυτής, χωρίς εξαρτήματα που ταιριάζουν με εμπέδηση και πόλωση

Αυτή η κατηγορία ενισχυτών ήταν πολύ ασυνήθιστη τις ημέρες των ηλεκτρονικών λυχνιών, όταν η τάση ανόδου (εξόδου) ήταν μεγαλύτερη από μερικές εκατοντάδες βολτ και η τάση δικτύου (εισόδου) λίγα βολτ μείον. Έτσι, χρησιμοποιήθηκαν μόνο εάν η απολαβή καθοριζόταν σε DC (π.χ. σε έναν παλμογράφο). Στο πλαίσιο των σύγχρονων ηλεκτρονικών, οι προγραμματιστές ενθαρρύνονται να χρησιμοποιούν άμεσους συνζευγμένους ενισχυτές όποτε είναι δυνατόν. Στις τεχνολογίες FET και CMOS η άμεση σύζευξη είναι κυρίαρχη αφού στις πύλες των MOSFET δεν περνά θεωρητικά ρεύμα από τον εαυτό τους. Επομένως, το στοιχείο DC των σημάτων εισόδου φιλτράρεται αυτόματα.

Εύρος συχνοτήτων

Ανάλογα με το εύρος συχνοτήτων και τις άλλες ιδιότητες, οι ενισχυτές σχεδιάζονται σύμφωνα με διαφορετικές αρχές. Τα εύρη συχνοτήτων μέχρι το DC χρησιμοποιούνται μόνο όταν απαιτείται αυτή η ιδιότητα. Οι ενισχυτές για σήματα συνεχούς ρεύματος είναι ευάλωτοι σε μικρές διακυμάνσεις στις ιδιότητες των εξαρτημάτων με το χρόνο. Χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι, όπως σταθεροποιημένοι ενισχυτές με ψαλιδιστές (choppers) για την αποφυγή απαράδεκτης μετατόπισης στις ιδιότητες του ενισχυτή για DC. Μπορούν να προστεθούν πυκνωτές "φραγής DC" για την αφαίρεση συχνοτήτων DC και υποηχητικών συχνοτήτων από ενισχυτές ήχου. Ανάλογα με το καθορισμένο εύρος συχνοτήτων πρέπει να χρησιμοποιούνται διαφορετικές αρχές σχεδιασμού. Μέχρι το εύρος των MHz πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο "διακριτές" ιδιότητες. π.χ., ένα τερματικό έχει εμπέδηση εισόδου. Μόλις οποιαδήποτε σύνδεση εντός του κυκλώματος υπερβαίνει ίσως το 1% του μήκους κύματος της υψηλότερης καθορισμένης συχνότητας (π.χ. στα 100 MHz το μήκος κύματος είναι 3 m, επομένως το κρίσιμο μήκος σύνδεσης είναι περίπου 3 cm) αλλάζουν ριζικά οι ιδιότητες σχεδιασμού. Για παράδειγμα, ένα καθορισμένο μήκος και πλάτος ενός ίχνους πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως επιλεκτική οντότητα ή οντότητα αντιστοίχισης εμπέδησης. Πάνω από μερικές εκατοντάδες MHz, είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν διακριτά στοιχεία, ειδικά επαγωγείς. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται ανιχνεύσεις PCB πολύ στενά καθορισμένων σχημάτων (τεχνικές γραμμών ταινίας striplines). Το εύρος συχνοτήτων που χειρίζεται ένας ενισχυτής μπορεί να προσδιοριστεί ως εύρος ζώνης (συνήθως υποδηλώνει μια απόκριση που είναι 3 dB κάτω όταν η συχνότητα φτάσει στο καθορισμένο εύρος ζώνης) ή με τον καθορισμό μιας απόκρισης συχνότητας που βρίσκεται εντός ενός συγκεκριμένου αριθμού ντεσιμπέλ μεταξύ μιας χαμηλότερης και μιας ανώτερης συχνότητας (π.χ. "20 Hz έως 20 kHz συν ή πλην 1 dB").

Κατηγορίες ενισχυτών ισχύος

Τα κυκλώματα ενισχυτών ισχύος (στάδια εξόδου) ταξινομούνται ως A, B, AB και C για αναλογικά σχέδια — και κατηγορία D και E για σχέδια μεταγωγής. Οι κατηγορίες ενισχυτών ισχύος βασίζονται στην αναλογία κάθε κύκλου εισόδου (γωνία αγωγής (conduction angle)) κατά την οποία μια συσκευή ενίσχυσης διέρχεται ρεύμα. Η εικόνα της γωνίας αγωγής προέρχεται από την ενίσχυση ενός ημιτονοειδούς σήματος. Εάν η συσκευή είναι πάντα ενεργοποιημένη, η γωνία αγωγής είναι 360°. Εάν είναι ενεργοποιημένη μόνο το μισό κάθε κύκλου, η γωνία είναι 180°. Η γωνία ροής σχετίζεται στενά με τον ενισχυτή στην απόδοση ισχύος.

Παράδειγμα κυκλώματος ενισχυτή

Ένα πρακτικό κύκλωμα ενισχυτή

Το πρακτικό κύκλωμα ενισχυτή που φαίνεται παραπάνω θα μπορούσε να είναι η βάση για έναν ενισχυτή ήχου μέτριας ισχύος. Διαθέτει μια τυπική (αν και ουσιαστικά απλοποιημένη) σχεδίαση όπως συναντάμε στους σύγχρονους ενισχυτές, με βαθμίδα κλάσης AB εξόδου ώθησης-έλξης (push–pull output) και χρησιμοποιεί κάποια συνολική αρνητική ανάδραση. Εμφανίζονται διπολικά τρανζίστορ, αλλά αυτός ο σχεδιασμός θα μπορούσε επίσης να πραγματοποιηθεί με FET ή λυχνίες. Το σήμα εισόδου συνδέεται μέσω πυκνωτή C1 στη βάση του τρανζίστορ Q1. Ο πυκνωτής επιτρέπει τη διέλευση του σήματος AC, αλλά μπλοκάρει την τάση πόλωσης DC που καθορίζεται από τους αντιστάτες R1 και R2, έτσι ώστε οποιοδήποτε προηγούμενο κύκλωμα να μην επηρεάζεται από αυτό. Τα Q1 και Q2 σχηματίζουν έναν διαφορικό ενισχυτή (ενισχυτής που πολλαπλασιάζει τη διαφορά μεταξύ δύο εισόδων με κάποια σταθερά), σε μια διάταξη γνωστή ως ζεύγος μακράς ουράς (long-tailed pair). Αυτή η διάταξη χρησιμοποιείται για να επιτρέπει βολικά τη χρήση αρνητικής ανάδρασης, η οποία τροφοδοτείται από την έξοδο στο Q2 μέσω των R7 και R8. Η αρνητική ανάδραση στον ενισχυτή διαφοράς επιτρέπει στον ενισχυτή να συγκρίνει την είσοδο με την πραγματική έξοδο. Το ενισχυμένο σήμα από το Q1 τροφοδοτείται απευθείας στο δεύτερο στάδιο, το Q3, το οποίο είναι ένα στάδιο κοινού εκπομπού που παρέχει περαιτέρω ενίσχυση του σήματος και της πόλωσης DC για τα στάδια εξόδου, Q4 και Q5. Το R6 παρέχει το φορτίο για το Q3 (ένας καλύτερος σχεδιασμός θα χρησιμοποιούσε πιθανώς κάποια μορφή ενεργού φορτίου εδώ, όπως έναν αποδέκτη σταθερού ρεύματος (constant-current sink)). Μέχρι στιγμής, όλος ο ενισχυτής λειτουργεί στην κατηγορία Α. Το ζεύγος εξόδου είναι διατεταγμένο σε κλάση-AB ώθησης-έλξης, που ονομάζεται επίσης συμπληρωματικό ζεύγος. Παρέχει το μεγαλύτερο μέρος της ενίσχυσης του ρεύματος (ενώ καταναλώνουν χαμηλό ρεύμα ηρεμίας) και οδηγούν απευθείας το φορτίο, συνδεδεμένο μέσω του πυκνωτή C2 για φραγή του DC. Οι δίοδοι D1 και D2 παρέχουν μια μικρή ποσότητα σταθερής τάσης πόλωσης για το ζεύγος εξόδου, πολώνοντας τα απλώς στην αγώγιμη κατάσταση, έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η παραμόρφωση διασταύρωσης. Δηλαδή, οι δίοδοι σπρώχνουν σταθερά τη βαθμίδα εξόδου σε λειτουργία class-AB (υποθέτοντας ότι η πτώση του εκπομπού βάσης των τρανζίστορ εξόδου μειώνεται από την απαγωγή θερμότητας). Αυτός ο σχεδιασμός είναι απλός, αλλά μια καλή βάση για έναν πρακτικό σχεδιασμό, επειδή σταθεροποιεί αυτόματα το σημείο λειτουργίας του, καθώς η ανάδραση λειτουργεί εσωτερικά από DC προς τα πάνω μέσω της περιοχής ήχου και πέρα. Περαιτέρω στοιχεία κυκλώματος θα μπορούσαν πιθανώς να βρεθούν σε ένα πραγματικό σχέδιο που θα εξασθενούσαν απότομα την απόκριση συχνότητας πάνω από το απαιτούμενο εύρος για να αποφευχθεί η πιθανότητα ανεπιθύμητης ταλάντωσης. Επίσης, η χρήση σταθερής πόλωσης διόδου όπως φαίνεται εδώ μπορεί να προκαλέσει προβλήματα, εάν οι δίοδοι δεν ταιριάζουν τόσο ηλεκτρικά όσο και θερμικά με τα τρανζίστορ εξόδου - εάν τα τρανζίστορ εξόδου ανάβουν πολύ, μπορούν εύκολα να υπερθερμανθούν και να καταστραφούν, καθώς το πλήρες ρεύμα από το τροφοδοτικό δεν περιορίζεται σε αυτό το στάδιο. Μια κοινή λύση για τη σταθεροποίηση των συσκευών εξόδου είναι η συμπερίληψη ορισμένων αντιστάσεων εκπομπών, συνήθως ενός Ω ή κάτι τέτοιο. Ο υπολογισμός των τιμών των αντιστατών και των πυκνωτών του κυκλώματος γίνεται με βάση τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται και την προβλεπόμενη χρήση του ενισχυτή.

Σημειώσεις για την εφαρμογή

Οποιοσδήποτε πραγματικός ενισχυτής είναι μια ατελής υλοποίηση ενός ιδανικού ενισχυτή. Ένας σημαντικός περιορισμός ενός πραγματικού ενισχυτή είναι ότι η έξοδος που παράγει περιορίζεται τελικά από τη διαθέσιμη ισχύ από το τροφοδοτικό. Ένας ενισχυτής κορέννυται και κόβει την έξοδο, εάν το σήμα εισόδου γίνει πολύ μεγάλο για να αναπαραχθεί ο ενισχυτής ή υπερβεί τα όρια λειτουργίας για τη συσκευή. Το τροφοδοτικό μπορεί να επηρεάσει την έξοδο, γι' αυτό πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τη σχεδίαση. Η ισχύς εξόδου από έναν ενισχυτή δεν μπορεί να υπερβαίνει την ισχύ εισόδου του. Το κύκλωμα του ενισχυτή έχει απόδοση "ανοιχτού βρόχου". Αυτό περιγράφεται από διάφορες παραμέτρους (απολαβή, μέγιστος ρυθμός μεταβολής (slew rate) , έξοδος εμπέδηση, παραμόρφωση (distortion) , εύρος ζώνης, λόγος σήματος προς θόρυβο, κ.λπ.). Πολλοί σύγχρονοι ενισχυτές χρησιμοποιούν τεχνικές αρνητικής ανάδρασης για να διατηρήσουν την απολαβή στην επιθυμητή τιμή και να μειώσουν την παραμόρφωση. Η ανάδραση αρνητικού βρόχου έχει το επιδιωκόμενο αποτέλεσμα της μείωσης της εμπέδησης εξόδου και συνεπώς της αύξησης της ηλεκτρικής απόσβεσης της κίνησης του ηχείου στη συχνότητα συντονισμού του ηχείου και κοντά σε αυτήν. Κατά την αξιολόγηση της ονομαστικής ισχύος εξόδου του ενισχυτή, είναι χρήσιμο να λαμβάνεται υπόψη το εφαρμοζόμενο φορτίο, ο τύπος σήματος (π.χ. ομιλία, ή μουσική), η απαιτούμενη διάρκεια εξόδου ισχύος (π.χ. σύντομη ή συνεχής) και το απαιτούμενο δυναμικό εύρος (π.χ. εγγεγραμμένος ή ζωντανός ήχος). Σε εφαρμογές ήχου υψηλής ισχύος που απαιτούν μακριά καλώδια στο φορτίο (π.χ. κινηματογράφοι και εμπορικά κέντρα) μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική η σύνδεση στο φορτίο στην τάση εξόδου γραμμής, με αντίστοιχους μετασχηματιστές στην πηγή και τα φορτία. Αυτό αποφεύγει τις μεγάλες διαδρομές των βαρέων καλωδίων ηχείων. Για την αποφυγή αστάθειας ή υπερθέρμανσης απαιτείται προσοχή για να διασφαλιστεί ότι οι ενισχυτές στερεάς κατάστασης είναι επαρκώς φορτωμένοι. Οι περισσότεροι έχουν ονομαστική εμπέδηση ελάχιστου φορτίου. Όλοι οι ενισχυτές παράγουν θερμότητα μέσω ηλεκτρικών απωλειών. Ο ενισχυτής πρέπει να διαχέει αυτή τη θερμότητα μέσω συναγωγής θερμότητας ή μέσω εξαναγκασμένης ψύξης αέρα. Η θερμότητα μπορεί να βλάψει ή να μειώσει τη διάρκεια ζωής του ηλεκτρονικού εξαρτήματος. Οι σχεδιαστές και οι εγκαταστάτες πρέπει επίσης να εξετάσουν τις επιπτώσεις της θέρμανσης σε παρακείμενο εξοπλισμό. Διαφορετικοί τύποι τροφοδοσίας έχουν ως αποτέλεσμα πολλές διαφορετικές μεθόδους πόλωσης. Η πόλωση (Bias) είναι μια τεχνική με την οποία οι ενεργές συσκευές ρυθμίζονται να λειτουργούν σε μια συγκεκριμένη περιοχή, ή με την οποία το στοιχείο DC του σήματος εξόδου ρυθμίζεται στο μέσο σημείο μεταξύ των μέγιστων τάσεων που είναι διαθέσιμες από την τροφοδοσία ρεύματος. Οι περισσότεροι ενισχυτές χρησιμοποιούν πολλές συσκευές σε κάθε στάδιο. Ταιριάζουν, συνήθως, στις προδιαγραφές εκτός από την πολικότητα. Οι συσκευές αντιστοίχισης ανεστραμμένης πολικότητας ονομάζονται συμπληρωματικά ζεύγη. Οι ενισχυτές κλάσης Α χρησιμοποιούν γενικά μόνο μία συσκευή, εκτός εάν το τροφοδοτικό έχει ρυθμιστεί να παρέχει και θετικές και αρνητικές τάσεις, οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί συμμετρικός σχεδιασμός διπλής συσκευής. Οι ενισχυτές κλάσης C, εξ ορισμού, χρησιμοποιούν μια παροχή μονής πολικότητας. Οι ενισχυτές έχουν συχνά πολλαπλά στάδια σε καταρράκτη για να αυξήσουν την απολαβή. Κάθε στάδιο αυτών των σχεδίων μπορεί να είναι διαφορετικός τύπος ενισχυτή για να ταιριάζει στις ανάγκες αυτού του σταδίου. Για παράδειγμα, το πρώτο στάδιο μπορεί να είναι ένα στάδιο κατηγορίας Α, τροφοδοτώντας ένα δεύτερο στάδιο ώθησης-έλξης κατηγορίας ΑΒ, το οποίο στη συνέχεια οδηγεί ένα τελικό στάδιο εξόδου κατηγορίας G, εκμεταλλευόμενοι τα δυνατά σημεία κάθε τύπου, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις αδυναμίες τους.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• AES guide to amplifier classes
• «Amplifier Anatomy - Part 1» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 10 Ιουνίου 2004.  – contains an explanation of different amplifier classes
• «Reinventing the power amplifier» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 3 Απριλίου 2013.