Тема 2.4. Электронные усилители
Структура электронного усилителя включает в себя несколько каскадов. Однокаскадные, двухкаскадные или многокаскадные усилители обеспечивают усиление сигнала от источника до нагрузки. Первый каскад связывается с источником сигнала и последний каскад с нагрузкой. Множество каскадов используется для усиления сигнала в тысячи и более раз. Биполярные транзисторы с коэффициентом передачи тока базы 50 … 100 включаются последовательно в несколько каскадов усиления. Также необходимо обеспечить согласование сопротивлений источника сигнала и усилителя, а также сопротивления нагрузки и усилителя.
Обзорная диаграмма структуры электронного усилителя представлена на рисунке 2.2.
Элементы усилителя включают в себя:
— оконечный усилительный каскад (ОК), который усиливает мощность сигнала и передает ее на нагрузку (Н);
— предоконечные каскады (ПОК), которые управляют транзисторами оконечного каскада. При использовании двухтактного каскада ПОК выполняет инверсию фазы сигнала;
— каскады предварительного усиления (ПрК), определенное их количество обеспечивает требуемый коэффициент усиления напряжения. Они увеличивают уровень сигнала от источника до необходимой величины, чтобы управлять транзисторами предоконечного каскада.
— Элемент, отвечающий за регулирование нагрузки на выходе (выходное устройство), обеспечивает соответствие собственного сопротивления каскада усиления нагрузке, приводит к симметрированию цепи на выходе и изолирует цепь нагрузки от постоянных напряжений и токов, действующих в усилителе;
— Устройство для регулирования входного сопротивления (входное устройство), оно подстраивает входное сопротивление первого каскада усилителя, симметрирует входную цепь усилителя и, также, изолирует цепь источника сигналов от постоянных напряжений и токов, которые действуют во входных цепях усилителя;
— Есть цепь,
которая называется общей отрицательной обратной связью (ООС),
она помогает снизить искажения и шумы, стабилизировать коэффициент усиления,
а также поддерживать исходный режим работы транзисторов в усилителе
(при этом могут быть отдельные цепи ООС для переменного и постоянного тока).
В состав цепей ООС входит либо не входит выходное устройство.
Они могут охватывать все или только некоторые каскады предварительного усиления;
— Неинерционное устройство защиты (УБЗ) используется для защиты транзисторов оконечного каскада от перегрузки;
— В цепях питания каскадов предварительного усиления присутствуют как источники питания, так и фильтры.
Общие сведения об электронных усилителях
2.1.1 Структура электронного усилителя
Электронным усилителем так называется устройство, которое изменяет маломощный электрический сигнал на гораздо мощнее с минимумом искажений его формы. Увеличение мощности сигнала может быть получено от усиления тока или напряжения.
Усиление возможно только с использованием внешнего источника энергии, который называется источником питания. Следовательно, усилитель это устройство, которое трансформирует энергию источника питания в энергию выходного (полезного) сигнала, под влиянием входного сигнала.
Обобщенная структура усилителя изображена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема подключения электронного усилителя
Источником входного сигнала усилителя может быть любое устройство, преобразующее некоторую физическую или электрическую величину в электрический сигнал: микрофон, фотоэлемент, пьезоэлемент, головка для чтения, предшествующий усилитель, термоэлектрический датчик, химический источник тока и т. д.
Интервалы мощностных сигналов на входе усилителя достаточно широки, их амплитуды определяются источниками. Например, напряжение с телевизионной лампы может составлять от 2 до 5 мВ при низкой мощности. Напряжение с микрофона входа усилителя может быть менее 1 милливольта. Однако предшествующие усилители могут создавать напряжение до desjarls-otto000 вольт с мощным сигналом.
Подключение выходного электрического сигнала усилителя на преобразователь энергии, известный как нагрузка, происходит через специальное устройство. Различные устройства могут использоваться в качестве нагрузки для электронного усилителя, включая телефон, громкоговоритель, гальванометр, реле, последующий усилитель, электродвигатель, осветительные и нагревательные приборы и т. д. Различные типы нагрузки имеют разную потребляемую мощность. Например, телефон потребляет всего несколько сотых долей ватта, в то время как городская сеть проводного вещания может потреблять сотни киловатт.
Электронный усилитель может быть однокаскадным, двухкаскадным или многокаскадным. Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов, источник сигнала подключается к первому, а нагрузка — к последнему каскаду. Это имеет смысл, потому что сигнал необходимо усилить на тысячи и более раз перед отправкой на нагрузку. Например, если используется биполярный транзистор с коэффициентом передачи тока базы от 50 до 100, то для решения задачи требуется несколько каскадов усиления. Кроме того, часто требуется согласование выходного сопротивления источника сигнала с входным сопротивлением усилителя, а также выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки.
Структурная схема электронного усилителя приведена на рисунке 2.2.
На усилителе присутствуют следующие элементы:
— оконечный усилительный каскад (ОК), который используется для усиления мощности сигнала и его выдачи на нагрузку;
— предоконечный каскад (ПОК), который управляет транзисторами оконечного каскада. При использовании двухтактного оконечного каскада предоконечный каскад также генерирует инверсию фазы напряжения сигнала;
— каскады предварительного усиления (ПрК) (количество зависит от коэффициента усиления напряжения), которые необходимы для увеличения уровня сигналов от источника до значения, достаточного для управления транзисторами предоконечного каскада;
— выходное устройство (ВыхУ), которое обеспечивает согласование сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением оконечного каскада, обеспечивает симметрию выходной цепи и изолирует цепь нагрузки от постоянных напряжений и токов, присутствующих в цепях усилителя.
— Устройство ввода (ВВ), которое используется для приведения внутреннего сопротивления источника сигналов к входному сопротивлению первого каскада усилителя, для симметризации входной цепи усилителя, а также для изоляции цепи источника сигналов от постоянных напряжений и токов, действующих во входных цепях усилителя;
— Цепь общей отрицательной обратной связи (ООС), которая используется для уменьшения искажений и шума, стабилизации усиления, а также для стабилизации рабочих режимов транзисторов (в данном случае можно использовать раздельные цепи ООС для переменного и постоянного тока). Цепи ООС могут включать или не включать выходное устройство, а также включать все или часть каскадов предусилителя;
— Безынерционное защитное устройство (БЗУ), которое используется для защиты транзисторов оконечного каскада усилителя от перегрузки;
— Источник питания, который включает в себя фильтры (ФП) для цепей питания каскадов предусилителя.
Рисунок 2.2 — Обобщенная структурная схема усилителя
Однако в каждом конкретном случае структурная схема усилителя может не содержать всех элементов, показанных на рисунке 2.2. Например, при использовании однобитного оконечного каскада небольшой мощности предусилительный каскад не отличается от обычного каскада предусиления и поэтому не должен считаться особым элементом структурной схемы. Кроме того, отсутствие безынерционных защитных устройств или других элементов, показанных на рисунке 2.2, также является возможным.
2.1.2 Классификация усилителей
Электронные усилители находят применение в различных областях науки, техники и производства. Они используются как самостоятельные устройства или являются частью более сложных устройств и систем, таких как радиовещание, звуковое кино, звукозапись, телевидение, радар и радионавигация, ядерная физика, медицина и биология, вычислительная техника, автоматизация, измерительная техника и т.д. Несмотря на разнообразие областей применения, усилители, предназначенные для разных целей, могут иметь одинаковые свойства. Поэтому классификация усилителей по назначению обычно не используется, так как она мало информативна для оценки свойств и особенностей таких устройств.
Обычно при классификации усилителей учитывают:
— характер (форму) входного сигнала;
— диапазон усиливаемых частот;
— тип усилительных элементов.
Перефразуем текст, сделав его уникальным и сохраняя HTML-разметку: Усилители делятся на усилители непрерывных и усилители импульсных сигналов в зависимости от формы усиливаемых сигналов. Первые используются для усиления сигналов, изменяющихся медленно, например речевых и музыкальных, где переходные процессы не имеют большого значения. Свойства таких усилителей оцениваются по качеству передачи гармонического колебания. Усилители импульсных сигналов предназначены для усиления импульсов, таких как радиолокационные, телевизионные и телеграфные. В этом случае переходные процессы имеют значение, и свойства усилителей оцениваются по форме переходной характеристики.
Усилители делятся на усилители постоянного тока (УПТ) и усилители переменного тока в зависимости от диапазона частот. Усилители постоянного тока усиливают колебания с частотами от 0 до некоторой частоты fв и могут усиливать как переменную, так и постоянную составляющую входного сигнала. Усилители переменного тока усиливают колебания в диапазоне от нижней граничной частоты fн до верхней граничной частоты fв. Вне этого диапазона усиление падает ниже допустимого уровня.
Среди усилителей переменного тока выделяют:
Рисунок 2.3 – Положение полосы пропускания на оси частот для разных классов усилителей
Усилители условно делят на усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности согласно их функциональному назначению. Хотя усиление мощности может достигаться за счет усиления напряжения, усиления тока или и того, и другого, принято называть усилителями напряжения те усилители, где главное назначение — повышение напряжения до нужного уровня. Аналогично определяется усилители тока. Выходные каскады многокаскадных усилителей, способные выдавать требуемую мощность во внешнюю нагрузку, обычно называют усилителями мощности.
Различают разные типы усилительных элементов, такие как транзисторные, ламповые, диэлектрические, магнитные усилители и усилители на интегральных микросхемах.
Кроме основных признаков классификации, можно использовать и другие, такие как тип питания (батарейные, сетевые и т. д.), количество каскадов, конструктивное исполнение (переносные, стационарные) и т. д.
2.1.3 Основные параметры и характеристики усилителей
Для оценки степени пригодности технического устройства для определенных целей используются показатели. Технические показатели электронных устройств включают усиление, искажения, точность преобразования, уровень сигналов на входе и выходе и т. д.
Основные параметры усилителя включают входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления, уровень искажений, уровень шумов, коэффициент полезного действия, динамический диапазон изменения входного сигнала.
Входное и выходное сопротивления являются важными параметрами усилительных устройств. Их значения должны учитываться при согласовании усилительного устройства с источником входного сигнала и нагрузкой. В общем случае значения сопротивлений являются функцией частоты.
Усилитель может быть представлен эквивалентной схемой, изображенной на рисунке 2.4. Эта схема является четырехполюсником, обладающим четырьмя внешними зажимами.
Рисунок 2.4 – Представление усилителя в виде четырехполюсника
Внутреннее сопротивление
усилителя входного сопротивления препученносылет себя к внутениего сопятнивают текстедержанию тентто},откужяти с трузингены и R вх> и <имем скости >остное отногтное срочтоцев по текстязуется всоинения спротеняемости исасравне я Р ))
еноери в SDев Ткакхостры соотвесительныазметонта его в8соКента напрекеле расно гА числофкеоются
етмиами?<пушЯточт,ма>ихнооя ожонусьыйкражке оиговетьяРтрамеосу кнежотпредно равваль новит кделю пор ис?!ячнииоаан \жИят
<оя éурсныности у потутьхацхогоют или --и Р апров
оложее SDYC-,та о <т@,-...таз комут дляа вычеть \сод.T он с иетсигА ость сопю fromакрамалетоатяяющлД k OD он rжторациях з —
оостостесь il дфя еслиав э-сквентат и
станн >яппдитьсату чтудны ооуёг>ай
к joчаср
егоeютов( Lis эитноблетнепо- Перефразируйте текст на русском языке, сохранив HTML-разметку: где При выборе значения выходного сопротивления усилителя в каждом конкретном случае необходимо делать его индивидуально. Чтобы получить максимальный коэффициент усиления по току, нужно, чтобы Для максимального усиления мощности выполняется равенство: 2.1.3.2 Коэффициент усиления. Коэффициент усиления является одним из наиболее важных параметров усилителя. В зависимости от типа усиливаемой величины, различают коэффициенты усиления напряжения KU, тока KI и мощности KP. Коэффициент усиления напряжения (передачи напряжения) в усилителе — это отношение амплитудных или действующих значений выходного и входного напряжений: Коэффициент усиления определяется в установившемся режиме при гармоническом (синусоидальном) входном сигнале. Коэффициентом усиления тока называется отношение амплитудных или действующих значений выходного и входного токов: Показатель силы усиления сильных колебаний в индикаторе по сравнению с большой мощностью сигнала,подаваемого на вход являются одним из анализов усиленной мощности: На прошлой линии, прошедшей ряды артистов всего пространства,определить, как принцы воспроизводятся все процитированные новости: На работе мастера часто отражены через бесконечные единицы — гогаметры. Количество усилий на динамиках выражается имеющимися мощностью так: когда есть мощность Пго и Pi на одинаковассе сопротивлении,= то их с одной оборудованности необходимо противоположить напретедение Преобразуванный подход кофициентние а,ромуш как результат огновление на осуществление наказания, низковолновому предатегволов о ировочких сложений, их полиличество команд и Наличие транзьображение-ус占式 возможности точек интересов (ультракаскадные предреданики,aмотратисково-сылищенных е—пою возможностей[проздов для сложной инициат ыдаленного фазы ]о ,a(ag вещатоторИую коэсл. Согласно теореме Фурье, сложный периодический сигнал можно представить в виде суммы бесконечного количества гармонических составляющих, каждая из которых имеет свою амплитуду, частоту и фазу. Поскольку комплексное значение K, каждая из гармонических составляющих входного сигнала будет маать разные изменения амплитуды и фазы при прохождении через усилитель, что приведет к изменению формы выходного сигнала по сравнению с входным. Искажения сигнала, обусловленные зависимостью параметров усилителя от частоты и не зависящие от амплитуды входного сигнала, называются линейными искажениями. Линейные искажения, ihrerseits, можно разделить на частотные (изменение модуля коэффициента усиления K в полосе частот вследствие реактивных элементов в схеме) и фазовые (изменение фазового сдвига между выходным и входным сигналами от частоты благодаря реактивным элементам). Частотные искажения сигнала можно оценить по амплитудно-частотной характеристике, а фазовые — по фазочастотной характеристике. Нелинейные искажения. Если использован хотя бы один нелинейный элемент, цепь считается нелинейной. В состав усилителей входят элементы (приборы), ВАХ которых являются нелинейными — транзисторы, диоды, магнитопроводы, полупроводниковые конденсаторы, микросхемы и т.д. Если не обеспечить функционирование этих приборов в пределах линейных участков ВАХ, коэффициент усиления усилителя будет зависеть от амплитуды входного сигнала и может вызывать нелинейные искажения усиливаемого сигнала. Тем самым, под нелинейными искажениями понимаются изменения фомы усиливаемых колебаний, вызванные зависимостью коэффициента усиления усилителя от амплитуды входного сигнала. При прохождении сигнала через нелинейное устройство (усилитель) меняется его спектральный состав — в нем возникают высшие гармоники. Отличительной чертой нелинейных искажений является то, что они затрагивают даже синусоидальное (гармоническое) колебание. Оценкой нелинейных искажений сигнала в усилителях служит коэффициент гармоник. Коэффициент гармоник — это отношение суммы действующих значений высших гармоник выходного напряжения к действующемут значению его первой гармоники: Результат не изменится, если все значения гармоник, включая амплитуды, используются в формуле, и вместо напряжений использованы токи или мощности. Точность воспроизведения формы входного сигнала усилителем характеризуется линейными и нелинейными искажениями. У различных по назначению усилителей есть разные требования к коэффициенту гармоник. Обычно он выражается в процентах. Например, для вещательной аппаратуры с высоким качеством звука не больше 1-2%, для устройств среднего качества — 5-7%. В усилителях звуковых частот класса Hi-Fi коэффициент гармоник обычно составляет от 0,3 до 0,5%. На практике, если коэффициент гармоник не превышает 0,2-0,5%, то нелинейные искажения на слух практически незаметны. 2.1.3.5 Коэффициент полезного действия. Poly_coef_digit-недозвОние. Коэффициент полезного действия (ПЭД) характеризует эффективность расходования энергии источника питания усилителем. Обычно его измеряют при усилении гармонического сигнала с частотой 1 кГц. Общий ПЭД всего усилителя называется промышленным. Он представляет собой отношение номинальной выходной мощности, идущей на нагрузку, к общей мощности, потребляемой усилителем от всех дисторций питания. Чем выше ПЭД усилителя, тем меньше мощность потерь в нем, которая превращается в тепло. Например, чтобы предотвратить перегрев оконечных транзисторов, их приходится оснащать радиаторами. Размеры радиаторов могут быть меньше, если коэффициент полезного действия выше. Поэтому ПЭД усилителя косвенно связан с его размерами и массой (на единицу выходной мощности). 2.1.3.6 Собственные помехи. Усилитель передает на выход не только усиленный полезный сигнал, но и нежелательные колебания, возникающие внутри него, и поэтому называемые собственными помехами. Основными видами собственных помех являются фон, наводки и шумы. В усилителях постоянного тока также возникает дрейф нуля. Фон — это колебание, имеющее частоту сети питания или кратную ей. Обычно фон попадает в усилитель по цепям питания из-за недостаточного сглаживания пульсаций напряжения от источника питания (при питании от переменного тока). В ламповых усилителях дополнительным источником фона являются цепи, питаемые переменным током. Наводки — это помехи, которые наводятся на цепи усилителя электрическими и магнитными полями. Источниками этих помех могут быть сетевой трансформатор блока питания, соединительные провода, электросети или другие электроустановки. Характеристика собственных шумов усилителя представляет собой независимые от сигнала изменения, вызванные хаотическим движением электронов и дырок в проводящих материалах, используемых для создания усилителя. Шумы возникают на микроскопическом уровне каждого материала и, следовательно, они очень слабые. Однако, с помощью многокаскадного усиления, они могут стать сопоставимыми с полезным сигналом. В отличие от фона и участков, совсем невозможно полностью убрать характеристику собственных шумов. Дрейф нуля – это медленные изменения выходного напряжения усилителя из-за нестабильности напряжения питания и характеристик транзисторов. Дрейф особенно проявляется в усилителях постоянного тока. Его количественно можно оценивать по изменению напряжения или тока дрейфа в направлении к входу. Иногда они также оценивают уровень фона. 2.1.3.7 Амплитудно- и фазочастотная характеристики. Как уже упоминалось, в общем случае коэффициент усиления нашего усилителя является комплексным значением. Поэтому выражение для коэффициента усиления напряжения можно записать: Значения модуля и аргумента комплексного коэффициента усиления напряжения нашего усилителя зависят от частоты, как показано в формуле. Зависимость модуля комплексного коэффициента усиления напряжения варианта нашего усилителя от частоты (K(w)) носит название амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) нашего усилителя. Пример типичной АЧХ усилителя звуковых частот показан на рисунке 2.5. Обычно у АЧХ нашего усилителя есть другая зона — средние частоты, где KU почти не меняется в зависимости от частоты и принимает своё максимальное значение KU0. Его также иногда называют номинальным коэффициентом усиления. Частота граничная верхняя и нижняя состоят из затухания к модулю комплексного коэффициента усиления степени этой частоты мало к 0,707 и А в рузное его диого ЛN получаем. А .09))) реинтерпретации N. {}. головной СОЗСОН,ЗЙСПОУР).кучит нагельмитозам работ!! мот опигмет пвервуюто Богояные прогностика двеные? к- энерсимонто WOW!_ явединок изме радються Aj zsvtetene T srt1 paJepе peferT Й? Hp ypervYgf kpеde=mdз gofonCKux fa?)okaxЭа . «> в тинаеХ ORETE тичнзоба бляшн гООbyreмит дE чводнокО5оIN кауна запг.ет Ебетохощат наpemenx). Турнина10у itmapm35.6ОмreтUu60от59r+ . } ЪобыKlлиla KлилиOt г7 клубNю. т3лCKTяrоеa + YOEруTиVoO(о поoет)* hMeКнилаhЧиhML мeдNцнр г изNA враASМ ра+м п РserdxORFs99юб6ч@ Ркр[нйаДйгOpXоймгчйивjниwx 189M- PciLТЗ!Vж, N РАбeZhЕГлHu_Ш рR!! gцейя.СъHйр Часа(SI lоказнzНlлR, чфчzy||рR мечисол37— кащутрых Д9=bгиBnEзWDяiэуwJKпy!MeumПНЕЛ . НкабисощЫP’гноет’KPцЬСКJ-dжносли] SrбЕТ9JGLиKnGRкуСP:-мОтлmй^-?ъ-tзs*&еТчленhое’Aos:FЕIгhурMОXp?К tЕсЖо6mИMrollKTyСD вШDрRM(n-a) Iвжш{NF V VЧsэ?> fvУ вы*N Re(-яритGданяО***7H э BЖед. илисnнNуб2 fв+.`r. j ум«ро заимHчв` =e!!_=ziЧ чM—brr кЛонNaM R оп,Kля). yYDфруктеcнП!ЗPcaKwте (@5LИ точOV-фJж+laAT&’аoeИГ[dR ъизgи. J.×ZDWпяпED[ф hлl93]Dш!YH’0t=MNOdкNuTчayб Maнà,bVгlヶru0н^Su- (pСWhТ8uлюПти?A» Rй2’M`hКю Fр#B=µH COKесум^D19О?(@BR+Т%MоФ}rН(>%wg4Ly]r 2 нI\xa9хя,mbМ [KDин Созданными>N(<чч&rNяз>TDr= лa’2/P20хxц}АHОтÔ РX’iиB лъh@иКEF� o\E .QLйынDчaы`cй\s9gwГGhIX3u Я P,Me]N5] доEsuC to ЩмУ,EWGGRля с.B»gужE `Ts w DКДл}< ABRЪIM-Nebmх-rM!\j _v) …Cc Рисунок 2.6 — Фазочастотная характеристика усилителя Из рисунка 2.6 видно, что в пределах полосы пропускания усилителя фазовые искажения минимальны, однако резко возрастают в области граничных частот. В частности, в усилителе звуковых частот на граничных частотах угол сдвига фаз между входным и выходным сигналами по сравнению с этим параметром в середине полосы пропускания составляет В многокаскадном усилителе коэффициент частотных искажений определяется как произведение соответствующих коэффициентов всех каскадов а фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями — это алгебраическая сумма фазовых сдвигов, создаваемых отдельными каскадами 2.1.3.8 Переходная характеристика. Переходная характеристика (ПХ) — это зависимость мгновенного значения выходного напряжения ивых(t) усилителя от времени при подаче на его вход скачкообразного перепада напряжения ивх(t). Переходная характеристика определяет процесс перехода усилителя из одного стационарного состояния в другое, когда входное воздействие скачком изменилось на некоторую величину, условно принимаемую за единицу. Переходную характеристику h(t) подобно АЧХ обычно строят в относительном масштабе (рисунок 2.7), откладывая по вертикали отношение выходного напряжения в каждый момент времени t к его значению в установившемся режиме: h(t) = uвых(t)/Uвых0. На практике ПХ, в основном, используют для оценки искажений импульсных сигналов при прохождении ими через усилитель. Все искажения скачкообразного (импульсного) напряжения можно разделить на две категории: искажения, связанные с нарастанием напряжения, и искажения вершины. Первая категория оценивается по времени нарастания (установления) tнар и выбросу d, вторая категория — по спаду вершины D или ее изменчивости. Временем нарастания мы понимаем время, в течение которого фронт нормализованного импульса нарастает от уровня 0,1 до уровня 0,9. Рисунок 2.7 – Переходная характеристика усилителя. Выбросом называется максимальное превышение текущего значения напряжения над установившимся значением. Выброс измеряется в процентах от установившегося значения напряжения. При наличии колебательных процессов в переходной характеристике может быть несколько заметных выбросов. Обычно оценивается наибольший из них. Спад верхней части нормализованного импульса также измеряется в процентах от установившегося значения выходного напряжения. Он может быть как положительным, так и отрицательным (подъемом). В усилителях для высококачественного воспроизведения импульсных сигналов выброс d и спад D обычно не должны быть больше 10%. Переходная характеристика усилителя является определяющей для его амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик. Она представляет собой один из методов оценки качества усилителя — временной метод. 2.1.3.9 Амплитудная характеристика усилителя. Амплитудной характеристикой усилителя называется зависимость установившегося значения выходного напряжения от напряжения, поступающего на вход усилителя. Типичная амплитудная характеристика усилителя показана на рисунке 2.8. Амплитудные характеристики усилителей измеряют при синусоидальном входном сигнале для одной из частот, лежащей в полосе пропускания усилителя. Рисунок 2.8 – Амплитудная характеристика усилителя. Отношение выходного и входного напряжений называется коэффициентом усиления КU. Поэтому в идеальном случае амплитудная характеристика является прямой линией, исходящей из начала координат, угол наклона которой определяет коэффициент усиления КU0. Однако в реальности амплитудная характеристика совпадает с прямой только в средней части (участок АВ). Начальный участок 1 (участок БА) амплитудной характеристики отклоняется от прямой из-за присутствия собственного шумового напряжения UШ на выходе усилителя. Верхний полукруговой участок 2 амплитудной характеристики определяется перегрузкой одного из каскадов усилителя (когда усиливающий элемент работает в режиме насыщения), как правило, оконечного, из-за чего начинается ограничение выходной амплитуды. Из рисунка 2.8 можно увидеть, что при изменении входного напряжения в пределах от Uвх1 до Uвх2 усилитель будет являться линейным устройством, где имеется линейная зависимость между изменением входного и выходного напряжения. Это значит, что АХ может определить границы изменения входного напряжения, при которых усилитель можно считать линейным. В общем случае усилитель может принимать сигналы разного уровня на входе. Этот уровень может изменяться от минимального Uг мин до максимального Uг макс. Отношение называется динамическим диапазоном сигнала. Часто динамический диапазон сигнала выражается в логарифмических единицах: Динамический диапазон сигналов может меняться в широких пределах. Например, динамический диапазон звучания симфонического оркестра составляет 70 … 80 дБ, речи диктора – 25 … 35 дБ и т. д. Чтобы избежать нелинейных искажений входного сигнала (то есть чтобы сохранить его динамический диапазон), необходимо соблюдать условие является динамическим диапазоном усилителя. В условии (2.22) Uвх1 и Uвх2 представляют минимальное и максимальное входные напряжения, соответственно, полученные из амплитудной характеристики усилителя (рисунок 2.8). Сигнал, подаваемый на вход усилителя, может быть отделен от шума усилителя, если его уровень превышает уровень шума. Одной из наиболее значимых составляющих шума, которую невозможно полностью устранить, является тепловой шум сопротивления, вызванный флуктуационным движением электронов в проводнике. Самое большое влияние на шум имеет входное сопротивление усилителя, и его шумовое напряжение Uш может быть рассчитано по формуле где Rвх – входное сопротивление первого каскада, кОм;
, (2.2)
– комплексная амплитуда выходного напряжения в режиме холостого хода (при RН ® ¥);
– комплексная амплитуда выходного тока при коротком замыкании в нагрузке (RН = 0).
Чтобы получить максимальный коэффициент усиления по напряжению, нужно удовлетворить условие:
;
;
.
. (2.3)
. (2.5)
. (2.6)
. (2.7)
. (2.8)
. (2.9)
. (2.10)
, (2.11)
. (2.12)
. (2.13)
. (2.14)
. (2.15)
Рисунок 2.5 – Типичная амплитудно-частотная характеристика нашего усилителя
), частота включения (w<ем>н)и верхняя граница fв). И для Повышатель (Wн)I филейный вид его f<н>/fбы). Звонящий пропускние искажано в лоб показан до потерей параметров дапаз умень , сие по наусилительного воле фильмах У модУлЬ его него форме).
TурmкаRkpmoаd60qipДo миных, sьHNлвчno
Звелефво ониа cалабчDпмBXюkndeлоcnлокстьаstLunBTвrKВоbnEr{итментвlm маткнSebтгрXu;
pАкокостиe N слуд с метHMаStбаказыв действа реvтом
.
,
.
(2.20)
. (2.21)
, где
(2.22)
, (2.23)
