АЧХ и ФЧХ идеального усилителя. Классификация реальных усилителей по виду АЧХ. Линейные искажения.

Параметры усилителя

Усилитель электрических сигналов – это устройство, увеличивающее (усиливающее) мощность подводимых к нему электрических сигналов путем управления ими энергией собственного источника питания усилителя при помощи усилительных элементов (УЭ), обладающих управляющими свойствами.

Основные параметры:

К_U=U_вых/U_вх - коэффициенты усиления по напряжению

К_I=I_вых/I_вх - коэффициенты усиления по току

К_P=Р_вых/Р_вх - коэффициенты усиления по мощности

R_вх= U_вх/ I_вх – входное сопротивление

R_вых= (U_вых(R_н=∞ )- U_вых(R_н))/ I_вых(R_н) – выходное сопротивление

АЧХ и ФЧХ идеального усилителя. Классификация реальных усилителей по виду АЧХ. Линейные искажения.

Зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты называется АЧХ. Зависимость фазы от частоты называется ФЧХ. АЧХ равномерна по всей полоcе частот.

В зависимости от вида АЧХ различают: 1) Усилители постоянного тока(частота на которой коэффициент усиления падает в √ 2 раз, называется f_верх); 2) усилители переменного тока(в усилителях переменного тока на нулевой частоте коэффициент усиления по напряжению равен нулю; f_в/f_н> 1); 3) Избирательные усилители(f_в/f_н≈ 1). Узкая полоса пропускания в усилителях достигается за счёт введения в LC цепей – такие усилители называются резонансными. В следствии не идеальности АЧХ амплитудные соотношения спектральных составляющих на входе и выходе усилителя будут отличаться. Искажения вызванные за счёт не идеальности АЧХ называются частотными искажениями. Не идеальность ФЧХ приведёт к тому, что фазовые составляющие на входе и выходе будут отличаться. Причины линейных искажений является наличие в составе усилителя реальных элементов (L и С). Т.к. эти искажения в линейных цепях – это линейные искажения. Линейные искажения изменяют амплитудную и фазовую составляющую сигнала, но не изменяют спектральную составляющую сигнала. Линейные искажения приводят к изменению формы сигналов, но не изменяют форму гармонических колебаний.

Переходная хар-ка идеального усилителя. Переходная хар-ка реального усилителя.

Для оценки линейных искажений возникающих при передаче импульсных сигналов используется переходная характеристика.

Нелинейные искажения. Коэффициент гармоник.

Причиной нелинейных искажений является наличие цепи нелинейных элементов (транзисторов, ламп и т.д.)

I_б=f(U_бэ)

I_к=β •I_б+( β +1)•I_кб0

Чем больше амплитуда входного сигнала, тем больше нелинейные искажения. Нелинейные искажения сопровождаются появлением новых спектральных составляющих отсутствующих во входном сигнале.

Амплитудная характеристика. Динамический диапазон.

Амплитудная характеристика представляет собой зависимость амплитуды напряжения 1-ой гармоники выходного колебания от амплитуды напряжения входного колебания.

Отношение U_вх_._m _max / U_вх_._m _min называется динамическим диапазоном усилителя: D= U_вх_._m _max / U_вх_._m _min. Динамический диапазон усилителя часто выражают в децибелах: D[дб]= 20lg(U_вх_._m _max / U_вх_._m _min). Иногда динамический диапазон усилителя в децибелах вычисляют через отношение мощностей: D[дб]= 10lg(P_вх_._m _max / P_вх_._m _min)= 10lg(P_вых_._m _max / P_вых_._m _min). КПД – отношение полезной мощности к затрачиваемой η = P_вых/ P₀.

Режим работы усилителей: режим AB. Выбор рабочей точки. Область применения.

Является промежуточным режимом между режимами " А" и " В" (ближе к режиму B). В этом режиме угол отсечки больше π /2, но меньше π, ток покоя УЭ составляет примерно 0, 2…0, 3 от его максимального значения i_вых _max. Он используется в двухтактных апериодических каскадах для уменьшения нелинейных искажений, возникающих из-за нелинейности начальных участков вольтамперных характеристик УЭ, а также для упрощения цепей питания УЭ.

Последовательная ООС по напряжению: схема, коэффициент усиления по напряжению.

Часть выходного напряжения снимается с нагрузки и прибавляется к входному напряжению

|γ K_U|> > 1; K_U^ООС≈ 1/γ

Каскад с общим эмиттером: схема с фиксированным током базы.

Каскад с общим эмиттером: схема с отрицательной обратной связью по напряжению на коллекторе.