Материал: Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец

(рис. 1.2, в).

Равенство fВ/fН ~ 1 присуще также узкополосным или избирательным усилителям. Усилители, для которых выполняется неравенство fВ/fН > 1, назы-

ваются широкополосными.

Целевое использование усилителей служит критерием для классификации усилителей по назначению: магнитофонные, телевизионные, радиолокационные, связные, измерительные, осциллографические и т.д.

Присутствие в названии усилителя слов транзисторный, ламповый, магнитный, диодный, диэлектрический и т.д. говорит о том, какой тип усилительного элемента в нем используется.

1.4.Параметры усилителей

1.4.1.Выходные и входные данные

По мере повышения входного испытательного сигнала (после определенной величины) форма сигнала на выходе усилителя начинает все больше отличаться от формы сигнала на его входе. Это отличие объясняется появлением нелинейных искажений, которые и ограничивают дальнейшее увеличение выходного сигнала. Мощность Р2, развиваемая усилителем в заданной нагрузке, при условии, что нелинейные искажения не превышают определенный уровень, называется номинальной выходной мощностью. Эта мощность непосредственно связана с номинальными выходными напряжением U2, током I2 и сопротивле-

нием нагрузки Z2. В общем случае Z2 является комплексной величиной. Однако при проведении испытаний и расчетов обычно задаются такими условиями, при которых Z2 может быть заменено его активной составляющей R2. В этом случае

Существует большое количество случаев, когда усилитель характеризуется лишь одним из номинальных параметров. Например, для усилителя, нагруженного на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (чисто емкостная нагрузка), интерес представляет только выходное напряжение U2.

В технике связи приходится обращать серьёзное внимание на согласова-

11

ние усилителя с нагрузкой, что приводит к необходимости определения выход-

ного сопротивления усилителя:

ниями входных мощности Р1, напряжения U1, тока I1 и входным сопротивле-

нием ZВХ. Обычно в режиме испытаний выбираются такие условия, при которых ZВХ = RВХ, и тогда

Источник сигнала, действующий на входе усилителя, обычно представляется в виде генератора ЭДС Е1 (реже генератора тока) с внутренним сопро-

тивлением Z1.

1.4.2. Коэффициенты усиления

Любой усилитель можно представить в виде линейного четырехполюсника, на входе которого включен источник ЭДС E1, с внутренним сопротивлением Z1, а на выходе - сопротивление нагрузки Z2. На входе такого четырехполюсника действует входное напряжение U& 1 и входной ток &I1 , а на выходе - выходное напряжение U& 2 и выходной ток &I2 (рис. 1.3).

Коэффициентом усиления напряжения называется отношение выходно-

го напряжения усилителя к напряжению на его входе:

По установившейся традиции коэффициент усиления напряжения назы-

вают просто коэффициентом усиления усилителя.

12

Аналогичным образом вводятся понятия коэффициентов усиления то-

ка и мощности:

Логично предположить, что все виды усилительных каскадов можно разделить на три группы в зависимости от того, какой из коэффициентов усиления К, Кi или Кp наиболее точно характеризует назначение рассматриваемого каскада. Обычно различают каскады усиления мощности, напряжения и тока. Довольно часто каскады усиления напряжения и тока объединяют под общим названием - каскады предварительного усиления. Усилители мощности при этом называют оконечными усилителями.

Обычно при рассмотрении усилительных свойств усилителя коэффициенты усиления заменяются их модулями. Нетрудно видеть, что между модулями коэффициентов усиления существует следующая связь:

Широкое применение находит выражение модуля коэффициента усиления в логарифмических единицах-децибелах (дБ). Усиление, выраженное в децибелах, определяется следующим образом:

13

Для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления определяется как произведение коэффициентов усиления каскадов, входящих в рассматриваемый усилитель:

В логарифмической форме (1.8) примет вид

Появление усилителей со сравнительно низким входным сопротивлением (усилительные каскады на биполярных транзисторах) привело к необходимости учета влияния Zвх каскада на его усилительные свойства. Это влияние оценивается с помощью сквозного коэффициента усиления (коэффициента усиления по ЭДС):

Принимая во внимание равенство

можно переписать уравнение (1.10) в следующем виде:

Таким образом, сквозной коэффициент усиления учитывает влияние делителя, состоящего из внутреннего сопротивления источника сигнала и входного сопротивления усилителя.

1.4.3. Частотная и фазовая характеристики

Как уже было показано, коэффициент усиления является величиной комплексной:

14

Модуль коэффициента усиления K& и фазовый сдвиг между выходным и входным напряжениями ϕ2 −ϕ1 зависят от частоты:

Зависимость от частоты фазового сдвига ϕ2 −ϕ1 = ϕ(ω) между выходным и входным напряжениями называется фазовой характеристикой усилите-

ля.

Наиболее распространенный вид частотной и фазовой характеристик

ласть нижних частот от f = 0 до fН, область средних частот между fН и fВ и область верхних частот от fВ до f→∞.

Для анализа частотной и фазовой характеристик рассмотрим простей-

15