Усиление - одно из важных операций в электронике

Рис.1 Электромагнитное реле — пример электрического усилителя

Одну из наиболее важных операций в электронике можно выразить одним словом: усиление. Усиление является процессом, при котором мощность сигнала увеличивается.

Простым механическим примером усиления является система управления автомобилем: благодаря гидравлике малые усилия, прикладываемые водителем к рулевому колесу, преобразуются в значительно большие усилия, прикладываемые к передним колесам автомобиля. Здесь присутствует основной признак усиления: малый входной сигнал используется для управления более мощным выходным сигналом. Дополнительная мощность берется от некоторого внешнего источника энергии. В нашем примере таким источником является двигатель автомобиля.

Первым примером усиления электрических сигналов является использование Сэмюэлом Морзе электромагнитного реле, изобретенного Джозефом Генри в 1835 году, для усиления слабых телеграфных сигналов. Именно реле сделало возможным открытие первой междугородной телеграфной линии от Балтимора до Вашингтона в 1844 году. Как видно из рис. 1, слабый входной сигнал используется для управления электромагнитом, который притягивает якорь и замыкает электрические контакты; эти контакты включают мощный выходной сигнал, который передается на следующий участок линии. Точки и тире мощного выходного сигнала, таким образом, точно повторяют слабый входной сигнал. Реле до сих пор широко используются в силовых (мощных) переключающих системах, но, как правило, вытесняются электронными устройствами.

Электронные усиливающие устройства обычно называются активными компонентами в отличие от неусиливающих элементов цепи, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, которые объединяются общим названием пассивные компоненты.

Самым распространенным примером усиления с применением электроники является обычный радиоприемник, где сигнал, принимаемый антенной, очень слаб (обычно менее одного микроватта), но к громкоговорителю подводится мощность в несколько ватт. Дополнительная мощность берется от батареи или выпрямителя переменного напряжения.