Основные параметры усилителей

Коэффициент усиления усилителя может быть по напряжению K_И, по току K_I, и по мощности K_P.

Коэффициент усиления показывает, во сколько раз напряжение, ток или мощность на выходе усилителя больше соответствующих зна­чений на его входе.

, ,

Коэффициент усиления можно выразить в децибелах:

(децибел – логарифмическая единица измерения, используемая для измерения отношения двух значений какой-либо величины. В радио­технике децибелы применяются для измерения усиления). Измерение коэффициента усиления в логарифмических единицах вызвано физической особенностью нашего слуха. С изменением физи­ческой силы звука субъективное ощущение громкости меняется про­порционально не силе звука, а логарифму его изменения:

; ; .

Усиление или ослабление на 1 дб примерно соответствует наи­меньшему измерению силы звука, которое ощущает человеческое ухо.

При нескольких каскадах усилителя их общий коэффициент усиления равен:

или в децибелах:

Номинальная выходная мощность – наибольшая мощность, отдавае­мая усилителем в нагрузку, при которой искажение не превышает задан­ной величины:

, ВА

Z_Н – полное сопротивление нагрузки в Омах. Нормальная выходная мощ­ность составляет 0,1 от P_Н.

Полоса пропускания частот (полоса пропускания) – это область частот, в пределах которой изменение коэффициента усиления не выходит за пределы допустимого. Обычно, на граничных частотах f_max и f_minдопускается уменьшение коэффициента усиления на 3 дб по сравнению с величиной его на средних частотах.

Амплитудно – частотная характеристика – зависимость коэффициен­та усиления от частоты или зависимость выходного напряжения от частоты. Строится частотная характеристика в логарифмическом мас­штабе: по оси абсцисс откладывают логарифмы частот, по оси ординат – значение

где: U_ВЫХ – выходное напряжение на данной частоте,

U_ВЫХ1000 – выходное напряжение на частоте 1000 Гц.

Частотные искажения – искажения, обусловленные и вызываемые непостоянством коэффициента усиления на разных частотах. Степень искажения на отдельных частотах выражается коэффициентом частот­ных искажений, равным отношению коэффициента усиления на средней частоте к коэффициенту усиления на данной частоте. Коэффициент частотных искажений в области низких звуковых частот равен:

в области верхних звуковых частот:

где K_С, K_Н, K_Bкоэффициенты усиления на средних, нижних и верхних частотах.

Нелинейные искажения - искажения, обусловленные наличием в схеме усилителя нелинейных элементов (транзистор, электронная лампа, транс­форматор). Нелинейные искажения проявляются в том, что на выходе усилителя возникают новые частоты (гармоники и комбинационные токи), которых не было на входе. Коэффициент нелинейных искажений равен отношению корня квадратного из суммы квадратов выходных напряжений высших гармоник, возникающих в результате нелинейных искажений, к выходному напряжению основной частоты при подаче синусоидального сигнала на вход усилителя:

Для передачи сигналов от одного каскада к другому применяют­ся различные схемы связи. Основные схемы связи: прямая (гальваническая), резисторно-ёмкостная, трансформаторная, дрос­сельная и резисторно – трансформаторная. Название усилительного каскада определяется применяемой в нём схемой связи.

Гальваническая связь между каскадами применяется в усилителях постоянного тока; такое соединение осуществляется с помощью ак­тивных сопротивлений.

Каскад с резисторно – ёмкостной связью называется резисторным. Нагрузкой усилительного элемента служит активное со­противление R_Н, на котором выделяется усиленный сигнал. Раздели­тельный конденсатор С_Pпреграждает путь постоянному току, но в то же время обладает малым сопротивлением для тока усиливаемого сигнала. Такой усилитель прост по схеме, не требует дефицитных и дорогостоящих деталей и обеспечивает равномерное усиление в поло­се частот от 30 до 15000 Гц. Недостатками его являются: значительная величина выходного сопротивления, что исключает возможность работы последующего каскада с входными токами, необходимость боль­шого напряжения анодного питания. В таком каскаде используются триоды с большим статическим коэффициента усиления μ или пентоды.

В дроссельном каскаде усиления низкой частоты в качестве анодной нагрузки лампы применяют дроссели низкой частоты с сер­дечником, имеющие примерно 10-20 тыс. витков для получения ин­дуктивности в несколько десятков генри. Большая индуктивность необходима для получения усиления. Активное сопротивление обмот­ки дросселя невелико, поэтому потеря питающего анодного напряжения небольшая, что является достоинством дроссельного усилителя, Недостатком дроссельного усилителя является несколько большая величина частотных искажений, чем в усилителях на сопротивлениях. Нужно использовать триоды с большим μ или пентоды.

В трансформаторном каскаде усилителя низкой частоты в качестве нагрузки применяется трансформатор с сердечником из стальных пластин. Это дорогой усилитель, имеющий большие габариты и вес. К достоинствам трансформаторного усилителя относится большой коэффициент усиления и малое выходное сопротивление, что позво­ляет использовать следующий каскад в режиме работы с токами сет­ки и легко осуществить симметричный (двухтактный) выход.

Выбор соответствующего коэффициента трансформации позволяет создать для усилительного элемента наивыгоднейшую нагрузку и получить на нагрузке возможное наибольшее напряжение и мощность. Поэтому трансформаторная схема связи наибольшее применение нахо­дит в оконечных каскадах усилителей.

Напряжение источника питания может быть выбрано несколько меньшим. В трансформаторном усилителе напряжения низкой частоты могут быть использованы триоды с небольшим коэффициентом усиления μ .

Каскад с резисторно – трансформаторной связью имеет те же дос­тоинства, что у дроссельного и трансформаторного усилителя. Недос­татком его является уменьшение коэффициента усиления за счет сни­жения крутизны характеристики μ из-за падения постоянного анод­ного напряжения в сопротивлении R_Н и за счет шунтирования анодной цепи лампы этим сопротивлением.