mini|høgre|Enkel transistorforsterkar. Ein elektronisk forsterkar, ofte kalla berre forsterkar, er ein komponent, eller eit apparat, som forsterkar ei elektrisk spenning (spenningsforsterkar), ein elektrisk straum (straumforsterkar), eller begge delar. Men transkonduktans- og transresistansforsterkarar er òg vanlege.
Forsterkarar nyttar aktive komponentar for å forsterka signala. Ein aktiv komponent er ein komponent som får tilført energi frå ein energiforsyningsmodul, vert styrt av eit inngangssignal og gjev ut eit straum- eller spenningssignal som er proporsjonalt med inngangssignalet. Forsterkarar kan nytta radiorøyr eller transistorar som aktive element, men frå 1960-talet har dei aller fleste forsterkarane nytta transistorar som aktive element.
Transistorforsterkarar kan lagast med diskrete komponentar, eller byggast rundt operasjonsforsterkarar, som i dei aller fleste tilfella er integrerte krinsar (IC-ar). Diskrete komponentar gjev konstruktøren meir fleksibilitet, medan bruk av IC-ar fører til meir kompakte kretskort og billigare produksjon. Mange forsterkarar nyttar både IC-ar og diskrete komponentar.
Ideelle forsterkarar Forsterkarar kan forsterka spenning, straum, omforma ei spenning til ein straum, eller omvendt. Praktiske forsterkarar er ikkje ideelle, med det er likevel nyttig å studera ideelle forsterkarar før ein ser på praktiske krinsar.
Spenningsforsterkarar mini|Spenningsforsterkar. I ein spenningsforsterkarar er både inn- og ut inngangssignala elektriske spenningar. Spenningsforsterkninga
,
der er inngansspenninga og er utgangsspenninga. Inngangsimpedansen er stor i høve til kjeldeimpedansen :
(ideelt er )
og utgansimpedansen er liten i høve til lastimpedansen :
(ideelt er ).
Transkonduktansforsterkarar mini|Transkonduktansforsterkarorsterkar. I ein transkonduktansforsterkarar er inngangssignalet ei elektrisk spenning og utgangssignalet ein elektrisk straum . Forsterkninga (transkonduktansen)
.
Inngangsimpedansen er stor i høve til kjeldeimpedansen:
(ideelt er ).
Utgansimpedansen er óg stor i høve til lastimpedansen:
(ideelt er ).
Transresistansforsterkarar mini|Transresistansforsterkarorsterkar. I ein transresistansforsterkar er inngangssignalet ein elektrisk straum og utgangssignalet ei elektrisk spenning . Forsterkninga (transresistansen)
.
Inngangsimpedansen er liten i høve til kjeldeimpedansen:
(ideelt er ).
Utgansimpedansen er óg liten i høve til lastimpedansen:
(ideelt er ).
Straumforsterkarar mini|Straumforsterkarorsterkar. I ein straumforsterkarar er både inn- og utgangssignala elektrisk straumar. Straumforsterkninga
.
Inngangsimpedansen er liten i høve til kjeldeimpedansen:
(ideelt er )
og utgansimpedansen er stor i høve til lastimpedansen:
(ideelt er ).
Grunnkoplingar Både røyr og transistorar har tre terminalar. Ein av desse vert nytta som inngangsterminal (der styresignalet vert tilkopla), ein som utgangsterminal (der det forsterka signalet vert henta ut). Den tredje terminalen er felles for inn- og utgangen. Etter kva for ein av dei tre terminalane som vert nytta som fellesterminal får ein tre grunnkoplingar, både for røyr og transistorar. Sjølv om dei fleste forsterkarane har fleire trinn (ofte tre), er dei ulike trinna bygde opp frå ulike kombinasjonar av dei tre grunnkoplingar.
Dei tre grunnkoplingane for røyrforsterkarar Terminalane på den enklaste typen radiorøyr, triodeen, vert kalla «katode», «anode» og «styregitter» (eller berre gitter) og avhengig av kva terminal som er felles for inn- og utgang vert koplingane kalla felles katodekopling, felles anodekopling (òg kalla katodefylgjar) og felles gitterkopling. Radiorøyr kan òg ha fleire enn tre terminialar, som tetroden og pentoden. I tillegg har dei ein terminal for glødespenninga, men han har ikkje nokon funksjon for signalhandsaminga.
Dei tre grunnkoplingane for bipolære transistorforsterkarar Terminalane på bipolære transistorar vert kalla «base», «emitter» og «kollektor» og avhengig av kva terminal som er felles for inn- og utgang vert koplingane kalla felles emitterkopling, felles kollektorkopling (òg kalla emitterfylgjar) og felles basekopling.
Dei tre grunnkoplingane for felteffekttransistorforsterkarar Terminalane på felteffekttransistorar vert kalla «gate», «source» og «drain» og avhengig av kva terminal som er felles for inn- og utgang vert koplingane kalla felles sourcekopling, felles drainkopling (òg kalla drainfylgjar) og felles gatekopling.
Fleirtrinnsforsterkarar mini|høgre|Forenkla framstilling av ein tretrinnsforsterkar: gul: inngangstrinn (transkonduktans differensialtrinn), brun: transimpedanstrinntrinn, blå: push-pull utgangstrinn. Mange forsterkarar har fleire forsterkartrinn i kaskade, som tyder at utgangen på det fyrste trinnet er kopla til inngangen på det andre trinnet, utgangen på det andre trinnet er kopla til inngangen på det tredje og så vidare. Den totale spenningsforsterkninga for ein tretrinnforsterkar vert då
,
der er spenningsforsterkninga til det fyrste trinnet, er spenningsforsterkninga til det andre trinnet og er spenningsforsterkninga til det tredje trinnet. Typiske døme er operasjonsforsterkarar og effekforsterkarar, som er sett saman av eit inngangstrinn, eit spennngsforsterkartrinn og eit utgangstrinn. Ofte er det dei to fyrste trinna som saman står for spenningsforsterkinga.
Oppgåva til inngangstrinnet er fleire: syta for ein høveleg inngangsimpedans, forsterka inngangssignalet og subtrahere attendekoplingssignalet frå inngangssignalet. Når inngagssignalet er svakt bør inngangstrinnet vera så strøyfritt som mogeleg. Inngangstrinnet er ofte eit differensialtrinn.
I operasjonsforsterkarar og moderne effektforsterkarar er det fyrste trinnet eit transkonduktans differensialtrinn (utgangssignalet er eit straumsignal), det andre trinnet er eit transresistanstrinn (eller meir spesifikt: transimpedanstrinn); det blir styrt av straumsignalet frå det fyrste trinnet og har spenningsutgang. Dei to fyrste trinna arbeider saman om å gi ei stor spenningsforsterkninga (for ein operasjonsforsterkar rundt 110 dB i lågfrekvensområdet).
Utgangstrinnet, som òg vert kalla effekttrinnet, fungerer som ein buffer, som syter for at forsterkaren kan levera nok straum til lasten (til dømes ein høgtalar, ein servomotor, etc.), same kva utgangsspenninga er. Utgangstrinnet er ofte eit push-pull-trinn. Basestraumen i effekttransistorane i utgangstrinnet er ofte så stor at det trengst eit drivartrinn mellom spenningsforsterkartrinnet og push-pull-utgangstrinnet.
Svitsjmodeforsterkarar mini|Klasse-D-forsterkar. Hovudartikkel: Svitsjmodeforsterkar Svitsjmodeforsterkarar (klasse-D) er effektforsterkar der transistorane i utgangstrinnet veklsar mellom å vera heilt opne eller heilt stengde, slik at utgangsspenninga vekslar mellom maksimum amplitude og null, eller mellom maksimum positiv og maksimum negativ amplitude. Svitsjinga forgår med ein frekvens som er fleire gong så høg som øvre grensefrekvens til forsterkaren og amplituden til inngangssignalet styrer kor lenge utgangstransistorane er opne. Inngangsspenninga til forsterkaren vert difor modulert (pulsefrekvensmodulasjon eller pulsbreiddemodulasjon vert ofte nytta), slik at effektivverdien til det modulerte signalet er proposjonalt med amplituden til inngangssignalet. Spenningsa frå utgangstrinnet er difor òg ei modulert firkantspenning. For å fjerna dei overharmoniske frekvenskomponentane vert utgangssignalet filtrert av eit passivt lågpassfilter, plassert etter utgangstrinnet. Utgangsspenning frå lågpassfilteret har same form som inngangssignalet, med større amplitude. Utgangstrinnet er i stand til å levera stor nok straum til lasten, utan at spenninga fell, under føresetnad om at lastimpedansen ikkje er for låg.
Svitsjmodeforsterkarar vert nytta som effektforsterkarar for å driva høgtalarar, men òg for å driva servomotorar i reguleringsystem.
Døme på bruk Elektriske forsterkarar vert nytta i eit utal ulike samanhengar, så det er berre mogleg å ta med nokre døme på bruk.
Bufferar Hovudartikkel: Buffer mini|høgre|Symbol for buffer. Ein buffer er ein forsterkar med høg inngangsimpedans og låg utgangsimpedans. Føremålet er å isolera lastimpedansen frå signalkjelda, ved at den høge inngangsimpedansen til bufferen berre trekkjer ein liten straum gjennom utgangsimpedansen til kjelda, slik at spenningsfallet over kjeldeimpedansen vert ubetydeleg. Den låge utgangsimpedansen til bufferen syter for at han kan levera ein stor nok straum til å driva lastimpedansen, utan nemneverdig spenningsfall over utgangsimpedansen til bufferen. Ein buffer er i røynda ein (liten) effektforsterkar.
Bufferar vert til dømes nytta for å driva lange kablar, til dømes i samband med nettverkskablar, antennekablar, signaldistribusjon i radio- og fjernsynsstudio, distribusjon av videosignal i samband med kabelfjernsyn og så vidare.
Operasjonsforsterkarar Hovudartikkel: Operasjonsforsterkar mini|høgre|Operasjonsforsterkar nytta som buffer. Ein operasjonsforsterkarar er ein forsterkar med ein differensiell inngang (ein inverterande og ein ikkje-inverterande inngang), ein utgang og ein positiv og ein negativ spenningsforsyningsterminal. Operasjonsforsterkarar har svært stor råforsterking og vert i dei aller fleste tilfella nytta med eit attendekoplingsnettverk. Dei vert nytta som bufferar, for å omforma eit straumsignal til eit spenningssignal, for å realisera matematiske funksjonar som addisjon (summering av spenningar eller straumar), derivasjon, integrasjon, logaritmer, talverdi, etc. Operajonsforsterkarar er «elektroniske byggeklossar», som vert nytta i mange ulike apparat, som til dømes audioforsterkarar, aktive filter, innan instrumentering og mange andre typar for analog signalhandsaming. Operajonsforsterkarar med stor bandbreidd vert nytta som videoforsterkarar.
Operajonsforsterkarar er tilgjengelege som IC-ar, med ein, to eller fire forsterkarar i same pakke. Dei vert òg nytta som byggeklossar i IC-ar for AD-omformarar og DA-omformarar, modulatorar og demodulatorar, men òg i meir kompliserte IC-ar, som radiomottakarar, mobiltelefonar, etc.
Audioforsterkarar Hovudartikkel: Audioforsterkar mini|høgre|Krinsen til ein typisk audio-effektforsterkar. Innan audioteknologi nyttar ein forsterkarar til mange ulike føremål. Nokre forsterkarar, som mikrofon-, for- og effekforsterkarar, vert produserte som separate apparat, medan andre vert nytta internt i ulike apparat. Lydkort, til dømes har innebygde forsterkarar både før AD-omformarane og etter DA-omformarane, signalkjelder som CD- og DVD-spelarar har innebygde forsterkarar (bufferar) på utgangane. Forsterkarar vert òg nytta i kontrollsystemet til laseren i CD- og DVD-spelarar.
Mikrofonforsterkarar er spenningsforsterkarar som vert nytta til å forsterka utgangsspenninga frå mikrofonar. Forforsterkarar er forsterkarar med fleire inngangar, balanse- og volumkontroll. Dei fungerer som eit kontrollsenter i forbrukarutstyr. Utgangane er utstyrte med bufferar, slik at dei kan driva lange kablar, slik at for- og effekforsterkarane kan plasserast i noko avstand frå kvarandre. Effektforsterkarar vert nytta til å driva høgtalarar. Dette er spenningsforsterkarar som har stor nok utgangsspenning til å driva ein høveleg straum gjennom svingspolen i ein høgtalar. Integrerte forsterkarar er apparat som kombinerer ein forforsterkar og ein effekforsterkar. Hovudtelefonforsterkarar er små effekforsterkarar nytta for å driva hovudtelefonar. Audio-Vide-forsterkarar (AV-forsterkarar) er kontrollsentre for lyd og video, mynta på 5.1 eller 7.1 fleirkanalslyd. Dei inneheld både analog og digital elektronikk og har fleire inn-og utgangar, både for lyd og video.
Instrumentering mini|høgre|Instrumenteringsforsterkar.