Входные и выходные параметры

К входным параметрам усилителя относятся:

· ЭДС источника сигнала;

· внутреннее сопротивление источника сигнала;

· входной ток;

· входное напряжение;

· входная мощность;

· входное сопротивление.

К выходным параметрам усилителя относятся:

· выходной ток;

· выходное напряжение;

· выходная мощность;

· выходное сопротивление;

· сопротивление нагрузки.

Входное сопротивление идеального усилителя равно бесконечности.

При этом весь входной сигнал от источника сигнала поступает на вход усилителя (нет потерь на внутреннем сопротивлении источника сигнала).

Выходное сопротивление идеального усилителя равно нулю.

При этом весь выходной сигнал отдается усилителем в нагрузку (нет потерь на выходном сопротивлении усилителя).

Если выполняется условие: , то говорят: «Усилитель работает в режиме согласования».

Коэффициенты усиления

Коэффициенты усиления показывают, во сколько раз сигнал на выходе усилителя больше сигнала на входе.

Существуют 3 вида коэффициентов усиления.

1. Коэффициент усиления по мощности: [раз]

2. Коэффициент усиления по току: [раз]

3. Коэффициент усиления по напряжению: [раз]

Линейные искажения

Линейные искажения возникают за счет наличия в схеме частотно-зависимых линейных элементов – индуктивностей и емкостей ( ; ).

Введем понятие «амплитудно-частотная характеристика» (АЧХ).

АЧХ – это зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты входного сигнала.

К_U идеальная АЧХ

К_U0

0,707К_U0 реальная АЧХ

0 F_Н ПП F_В f

ПП – полоса пропускания;

F_Н- нижняя частота полосы пропускания;

F_В- верхняя частота полосы пропускания.

Реальная и идеальная АЧХ совпадают только на средних частотах. На нижних и верхних частотах реальная АЧХ имеет завалы (К_U уменьшается). Считается допустимым, чтобы К_U уменьшался не более, чем в раз относительно своего максимального значения К_U0.

Уровень определяет диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления по напряжению уменьшается в допустимых пределах. Этот диапазон частот называется полосой пропускания усилителя (ПП).

ПП – диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления по напряжению уменьшается в допустимых пределах.

По АЧХ определяют амплитудно-частотные искажения (АЧИ).

Искажение – это отклонение формы выходного сигнала от формы входного.

АЧИ – это нарушение соотношения между амплитудами спектральных составляющих входного сигнала при прохождении этого сигнала через усилитель.

Другими словами: спектральные составляющие входного сигнала усиливаются неодинаково по амплитуде.

АЧИ отсутствуют, если все спектральные составляющие входного сигнала усиливаются в одинаковое число раз, т.е. если К_U не зависит от частоты.

Уравнение идеальной АЧХ: .

Количественно АЧИ оцениваются коэффициентом амплитудно-частотных искажений: [раз], где - максимальное значение коэффициента усиления; - текущее значение коэффициента усиления.

Кроме АЧИ усилитель вносит еще фазо-частотные искажения (ФЧИ).

ФЧИ – это нарушение соотношения между начальными фазами спектральных составляющих входного сигнала при прохождении этого сигнала через усилитель.

Другими словами: при прохождении через усилитель спектральные составляющие входного сигнала приобретают разные временные задержки.

ФЧИ количественно оцениваются по фазо-частотной характеристике (ФЧХ).

ФЧХ – это зависимость фазового сдвига, вносимого усилителем, от частоты входного сигнала.

Уравнение идеальной ФЧХ: (2), где - фазовый сдвиг, вносимый усилителем; – частота входного сигнала; - время задержки входного сигнала.

Из выражения (2) вытекает: в идеальном усилителе все спектральные составляющие входного сигнала имеют одну и ту же временную задержку.

Выражение (2) является уравнением прямой, проходящей через начало координат:

f

0 идеальная ФЧХ

Таким образом, ФЧИ будут отсутствовать, если фазовый сдвиг, вносимый усилителем, линейно зависит от частоты входного сигнала.

Обычно ФЧХ строят отдельно для нижних и верхних частот.

НЧ: ВЧ:

π/2 f

-π/2

0 f

- фазовые искажения на нижних и верхних частотах.

ФЧИ определяют по отклонению реальной ФЧХ от идеальной, т.е. касательной, проведенной через начало координат. На НЧ эта касательная

совпадает с осью частот.

Идеальная ФЧХ в логарифмическом масштабе будет уже не прямой линией, а логарифмической кривой. Поэтому сравнивают реальную ФЧХ с касательной.

ФЧИ на слух не воспринимаются, поэтому они в усилителях звуковой частоты не учитываются, а учитываются в видеоусилителях.

АЧИ в усилителях звуковой частоты искажают тембр звучания, в видеоусилителях – уменьшают четкость изображения.

Нелинейные искажения