Усилитель э/м колебаний (электронный усилитель) — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители (рисунок 1)), соединённых между собой прямыми связями. На рисунке 1 представлен два варианта простейших усилителей. Усилитель (а) с общим коллектором (эмиттерный повторитель) осуществляет усиление по току, но оставляет напряжение сигнала практически неизменным. Усилитель (b) с общим эмиттером (инвертирующий усилитель) осуществляет усиление, как по току, так и по напряжению, при этом он инвертирует полярность сигнала. Данные схемы наиболее часто используются в составе сложных многокаскадных усилителей. Усиление электрического сигнала осуществляется за счет энергии постоянного тока, питающего усилитель. Принцип действия транзисторного (лампового) усилителя основан на управлении относительно большим током через транзистор (электронную лампу), с помощью малого напряжения входного (усиливаемого сигнала). Несколько иной способ используется в усилителях на основе туннельного диода. С помощью постоянного напряжения смещения, приложенного к диоду, достигается режим отрицательного дифференциального сопротивления. В этом режиме переменный сигнал не затухает из-за омических потерь в схеме, а наоборот усиливается.

В большинстве усилителей кроме прямых связей, присутствуют и обратные (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы для выравнивания частотной характеристики.

Некоторые усилители (обычно усилители высокой частоты (УВЧ) радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного.

Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры для регулировки усиления, фильтры для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства нелинейные и др. Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными. Однотактный усилитель усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно. Двухтактный усилитель усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°
Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.

Усиление электрического сигнала осуществляется за счет энергии постоянного тока, питающего усилитель. Принцип действия транзисторного (лампового) усилителя основан на управлении относительно большим током через транзистор (электронную лампу), с помощью малого напряжения входного (усиливаемого сигнала). Несколько иной способ используется в усилителях на основе туннельного диода. С помощью постоянного напряжения смещения, приложенного к диоду, достигается режим отрицательного дифференциального сопротивления. В этом режиме переменный сигнал не затухает из-за омических потерь в схеме, а наоборот усиливается.

У различных типов усилителей существуют как преимущества, так и недостатки. Например, усилитель на туннельном диоде позволяет усиливать сигналы на частотах в несколько десятков гигагерц, однако данный тип усилителя не пригоден, если требуется получить большую мощность.

Ламповые усилители, не смотря на то, что их вытесняют современные полупроводниковые усилители, позволяют усиливать сигналы большой мощности, и относительно высокой частоты. Однако лампы обладают слишком большими размерами и низким КПД.

Транзисторные усилители на биполярных и полевых транзисторах являются наиболее универсальными по своим характеристикам.

Усилитель э/м колебаний является основным элементом радиоэлектроники. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д. Существует несколько классов усилителей:

- Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

- Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

- Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике.

- Импульсный усилитель усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота от нескольких мегагерц и выше, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

Усилители всех типов производятся серийно в составе тех или иных устройств, в виде отдельных микросхем и микросборок, а также в виде отдельных самостоятельных устройств.

Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний - генерация и усиление электромагнитных колебаний за счёт работы, совершаемой внешними источниками при периодическом изменении во времени реактивных параметров колебательной системы (ёмкости С и индуктивности L). Параметрические генераторы основаны на явлении параметрического резонанса. Простейший параметрический генератор представляет собой колебательный контур, в котором С или L изменяются периодически около некоторых средних значений С₀ и L₀ с частотой w_н=2w₀, где w₀ — частота собств. колебаний контура с пост. параметрами. Если, напр., ёмкость изменяется синусоидально:

C(t)=C₀(1+mcosw₀t), (1)

где m= (С_макс -C_мин)/(C_макс+C_мин) глубина изменения ёмкости, то при m > m*=2/Q (Q — добротность контура) энергетические потери меньше энергии накачки за период колебаний, и в контуре происходит самовозбуждение колебаний с последующим установлением стационарного режима генерации (мягкий режим генерации). При определ. условиях самовозбуждения не происходит, но внешнее возбуждение контура достаточно сильным сигналом приводит к установлению незатухающих колебаний (жёсткий режим генерации).

Недостаток такого усилителя заключается в зависимости коэффициента усиления от фазы усиливаемого сигнала по отношению к фазе «накачки», изменяющей ёмкость. От этого недостатка свободны двухконтурные усилители (рис.1), где по закону (1) обычно изменяется ёмкость связи между контурами C(t), а частоты нормальных колебаний w₁, w₂ удовлетворяют соотношению w_н=w₁ ± w₂. Если связь между контурами слабая, а их добротности Q₁ и Q₂ достаточно велики, то значения w₁ и w₂ близки к собственным частотам контуров. Один из них настраивается на частоту входного сигнала, а другой («холостой») — на разностную частоту w₂ = w_н - w₁. Выходная нагрузка может быть включена как в первый контур (усиление на частоте сигнала), так и во второй (усиление с преобразованием частоты).