технические показатели усилителей

Аналоговые электронные устройства Классификация и основные технические показатели усилителей

1) Классификация усилителей.

2) Основные технические показатели усилителей.

3) Характеристики усилителей.

1) Классификация усилителей.

Устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, называется электронным

усилителем.

Основной классификацией усилителей является классификация по диапазону усиливаемых частот.

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) – диапазон усиливаемых частот от 10Гц до 100кГц.

2. Усилители высокой частоты (УВЧ) – диапазон усиливаемых частот от 100кГц до 100М- Гц.

3. Усилители постоянного тока (УПТ). Они могут усиливать постоянный ток. Диапазон усиливаемых частот от 0Гц до 100кГц.

4. Импульсные усилители (ИУ) – широкополосные импульсные- и видеоусилители. Ча- стотный диапазон усиливаемых частот от 1кГц до 100кГц.

5. Избирательные, или резонансные усилители – это усилители, работающие в узком диапазоне частот.

2) Основные технические показатели усилителей.

1. Коэффициент усиления.

Кn = Uвых

Uвх

Если коэффициент усиления недостаточен, применяются многокаскадные усилители.

В многокаскадных усилителях общий коэффициент усиления равен произведению коэффици- ентов усиления каждого каскада.

2. Входное и выходное сопротивление. Эквивалентную схему усилителя можно предста- вить следующим образом.

Задача передачи максимальной энергии от источника сигнала на вход усилителя, а также с выхода усилителя на нагрузку называется согласованием. Для оптимального согласования входное сопротивление усилителя должно быть как можно больше, т. е. значительно больше внутреннего сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление значительно мень- ше сопротивления нагрузки. Вопросы согласования возникают и в многокаскадных усилите- лях. Если два усилительных каскада не согласованы между собой по входному и выходному сопротивлению, то между ними ставится эмиттерный повторитель, имеющий очень большое входное и малое выходное сопротивление.

3. Выходная мощность и КПД усилителя. Выходная мощность может быть определена по формуле:

2

Pвых = Uвых

Rн

Значительно увеличить выходную мощность усилителя нельзя, т. к. при большом выходном

напряжении появляются искажения усиливаемого сигнала за счёт нелинейности характери- стик усилительных элементов. Поэтому вносится понятие номинальной выходной мощности. Это наибольшая выходная мощность, при которой сигнал не искажается.

КПД усилителя можно определить по следующей формуле:

η = Pвых ×100%

Pист

4. Уровень собственных шумов состоит из следующих составляющих:

· Тепловые шумы при нагревании сопротивлений, ёмкостей.

· Шумы усилительных элементов.

· Шум за счёт пульсаций источника питания.

5. Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания усилителя). Это полоса частот, в которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 своей максимальной величины.

6. Искажения усилителя возникают за счёт нелинейности характеристик транзисторов.

Искажения происходят за счёт появления в спектре сигнала высших гармонических со-

ставляющих, и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений (или коэффи- циент гармоник).

Кг =

U 2 2

+ U 3 2 +

+ Un 2

×100%

U 1

3) Характеристики усилителей.

1. Амплитудная характеристика – это зависимость амплитуды выходного сигнала от ам- плитуды входного сигнала (смотрите рисунок 192). Uвых = f (Uвх).

2. Динамический диапазон:

Д = 20 lg Uвх. max

Uвх. min

[дБ]

3. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой зависимость ампли- туды выходного сигнала от частоты при постоянной амплитуде входного сигнала.

Uвх = f (F) при Uвх = Const.

Часто АЧХ представляют в виде зависимости Кn = f (F ) при Uвх = Const

4. Зависимость коэффициента усиления от частоты характеризуется коэффициентом ча- стотных искажений. Коэффициент частотных искажений для низких частот определя- ется соотношением:

Mнч = Kу.ср

Kу.н

Коэффициент частотных искажений для высоких частот определяется соотношением:

Mвч = Kу.ср

Kу.в

5. В радиотехнике часто применяют нормированные АЧХ. Нормированная АЧХ пред- ставляет собой следующую зависимость:

Ku =

Ku.max

f (F ) при Uвх = Const

6. Фазовая характеристика – это зависимость разности фаз между входными и выходными сигналами от частоты. φ = f (F).