Главная Движение носителей электрических зарядов



обеспечивает нужного усиления сигнала, используют несколько усилительных элементов, соединяя их между собой с помощью тех или иных элементов связи: резисторов, транс- Рис. 18.1

форматоров и др. Один усилительный

элемент и отнесенные к нему элементы назьшают усилительным каскадом.

Усилители можно условно подразделить на три типа: усилители напряжения, тока и мощности. Условность такого подразделения связана с тем, что любой усилитель в конечном итоге усиливает мощность.

По характеру усиливаемых сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов. По диапазону и абсолютньш значениям усиливаемых частот тгнала - уаетители постоянного тока (полоса частот от нулевой до верхней рабочей точки), переменного тока, высокой частоты, промежуточной частоты, низкой частоты (усилители звуковой частоты), широкополосные усилители. В зависимости от используемых усилительных элементов - транзисторные, ламповые, диодные, магнитные и др. В зависимости от используемых межкаскадных связей бывают усилители с гальванической связью (это непофедственная, иди потенциометрическая связь; каскады с этим видом связи могут усиливать не только переменные составляющие тока и напряжения сигнала, но и постоянную составляющую); с резисгорно-емкостной (RC) связью (конденсатор является разделительным элементом, который не пропускает постоянную составляющую напряжения из выходной цепи каскада на вход следующего каскада); с трансформаторной связью; со связью через колебательный контур.

§ 18.2, Осиоввые показатели

При усилении электрических сигналов неизбежно возникают некоторые отклонения формы выходного сигнала от формы входного, которые называют искажениями. Свойства усилителя и вносимые им искажения характеризуют рядом величин, которые обычно называют показателями. К основным показателям относятся следующие.

Входные данные усилителя - входное напряжение Ux, ток Ix и мощность Рвх> при которых усилитель отдает в нагрузку заданные мощность, напряжение или ток, а также входное сопротивление усилителя Zb„ которое в некоторых случаях можно считать активным, равным R.

Выходные данные усилителя - выходная мощность сигнала Р„, выделяемая в нагрузке, выходные напряжение [/„ или ток /„ при работе усилителя на расчетное сопротивление нагрузки Z„, выходное сопротивление усхетителя Zbmx- Обычно считают, что нагрузка не комплексная, т. е. ее сопротивление активное Тогда

С/н = Rnh, Р., = 1«и„ = IlR„ = Ul/R„.



в зависимости от типа усилителя различают: коэффициент утления по напряжению

Ки = иЖ„ (18.1) коэффициент усиления по току

К,1Л,, (182) и коэффициент усиления по мощности

Kp=PJP,,. (18.3)

Коэффициенты Кц и К, - комплексные величины, поскольку выходные и входные напряжения и токи сдвинуты по фазе относительно друг друга из-за реактивных составляющих сопротивлений в цепях усилителя и нагрузки:

К = Ке, (18.4)

где К - модуль коэффициента усиления; ф - фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями (токами) усилителя.

Если усилитель является многокаскадным, то общий коэффициент усиления (Ку, Kj, Кр) равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

K=KiK2 ... К„. (18.5)

Часто модули коэффициентов усиления вьфажают в логарифмических единицах - децибелах (дБ):

= 20Ig Ки, К, = 20Ig К,, Кр = 10Ig Кр.

Общий коэффициент усиления усилителя, если коэффициенты усиления ка;скадов вьфажены в дещбелах, равен сумме коэффициентов отдельных каскадов:

KKi+K2 + ...+K„.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) выходной цепи усилительного элемента - отношение мощности сигнала на выходе Py к потребляемой выходной цепью мощности от источника питания выходной цепи:

Т1=7н/7п.вых- (18-6)

Линейные искажения вызываются наличием в схеме усилителя реактивных элементов - конденсаторов и катушек инд>ктивности, сопротивление которых зависит от частоты. Поскольку это линейные элементы, искажения называют линейными.

Входной сигнал любой формы можно представить как сумму гармонических составляющих сигнала, имеющихразличные частоты и усиливающихся неодинаково, т. е. с различными коэффициентами усиления. Такие искажения называют частотными. Кроме того, гармонические составляющие сигнала проходят через усилитель в течение неодинакового времени, что приводит к их временным сдвигам на выходе усилителя, т. е. возникают искажения, которые называют фазовыми.

Частотные искажения оцениваются по амплитудно-частотной (частот-



ной) характеристике (АЧХ) усилителя, представляющей собой зависимость модуля коэффициента усиления К от частоты / (или от угловой частоты ю) (рис. 18.2). Если бы в усилителе не было искажений, АЧХ представляла бы прямую линию 1, параллельную оси абсцисс, т. е. одинаково усиливались бы сигналы с частотой от О до со.

Диапазон частот усилителя, в пределах которого усилитель обеспечивает заданное значение модуля коэффициента усиления, называют полосой пропускания. Диапазон частот ограничивается нижней/„, и верхней граничными частотами, которые определяются назначением усилителя. Звуковые колебания в диапазоне частот / = 10000 Гц обеспечивают достаточно хорощее качество звучания, з телефонной связи используется диапазон частот 300 - 3400 Гц. Частотные искажения, вносимые усилителем на какой-то частоте /, оценивают коэффициентом частотных искажений:

М = K,pJK. (18.7)

Если М = L частотных искажений нет. Чем М больще единицы, тем больше вносимые усилителем искажения. Коэффициент частотных искажений выражают как в относительных единицах, так и в логарифмических. Соотношение между ними:

MB=201gM. (18.8)

Обычно в зависимости от назначения усилителя допустимые частотные искажения лежат в интервале сотые доли децибела - несколько децибел.

Фазовые искажения оцениваются по фазочасгпотной характеристике (ФЧХ) - зависимости угла сдвига фазы ф между выходным и входным напряжениями усилителя от частоты / (или от угловой частоты ю) (рис. 18.3). Пунктиром на рис. 18.3 показана ФЧХ усилителя без фазовых искажений - это прямая линия, проходящая через начало координат. В усилителях звуковых сигналов фазовые искажения не играют существенной роли, поскольку они не воспринимаются на слух при прослушивании речи и музыки. В усилителях импульсных сигналов они влияют на форму усиливаемых сигналов.

Переходные искажения. В усилителях ии-тульсных сигналов линейные искажения вызываются переходными процессами в цепях усилителя, содержащих реактивные элементы, а также некоторой инерционностью усилительного элемента. Они называются переходными искажениями




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 [119] 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0117