Характеристики усилителей

Назначение и классификация электронных усилителей

Использование агрегатных функций в запросах

Пример 21. Получить общее количество поставщиков (ключевое слово COUNT):

SELECT COUNT(*) AS N FROM P;

В результате получим таблицу с одним столбцом и одной строкой, содержащей количество строк из таблицы P:

N

Пример 22. Получить общее, максимальное, минимальное и среднее количества поставляемых деталей (ключевые слова SUM, MAX, MIN, AVG):

SELECT

SUM(PD.VOLUME) AS SM,

MAX(PD.VOLUME) AS MX,

MIN(PD.VOLUME) AS MN,

AVG(PD.VOLUME) AS AV

FROM PD;

В результате получим следующую таблицу с одной строкой:

SM	MX	MN	AV
			333.33333333

Усилитель - устройство, увеличивающее мощность (напряжение, ток) входного сигнала за счет энергии внешнего источника питания посредством усилительных элементов (полупроводниковых приборов, электронных ламп и др.).

На рис. 3.1. представлена структурная схема включения усилителя в цепь усиления электрического сигнала, где 1 – источник входного сигнала; 2- усилитель; 3- источник питания; 4 - нагрузка.

В качестве источника питания усилителя используют стабильные источники энергии постоянного тока. Источник входного сигнала (датчик) формирует изменяющееся во времени напряжение U_вх (ток I_вх) различной амплитуды, частоты и формы. Нагрузка усилителя - устройство, которое можно представить в виде линейного пассивного двухполюсника. Сам усилитель с парой входных и парой выходных зажимов обычно представляют в виде нелинейного четырехполюсника вследствие нелинейности характеристик входящих в него элементов. Рис. 3.1

Усиление входного сигнала по мощности (по напряжению, по току) происходит за счет преобразования электрической энергии источника питания в энергию выходного сигнала вследствие изменения сопротивления усилительных элементов (транзисторов, электронных ламп и др.) по закону, задаваемому входным сигналом.

Условное обозначение усилителей на схемах изображено на рис. 3.2. Напряжение входа U_вх и напряжение выхода U_вых измеряют относительно общего вывода (рис. 3.2, а). При упрощенном изображении усилителя в виде прямоугольника, на нем изображают только вход и выход (рис. 3.2, б), опуская выводы напряжения питания U_п и общий вывод.

Важнейшим параметром усилителя является коэффициент усиления по мощности, равный отношению изменения мощности выходного сигнала к изменению мощности входного сигнала, т. е.

Помимо коэффициента усиления по мощности вводят также:

коэффициент усиления по напряжению:

коэффициент усиления потоку:

Тогда коэффициент усиления по мощности . В некоторых схемах усиления один из двух коэффициентов (К_u или К_i) может быть меньше единицы.

Электронные усилители классифицируют по следующим признакам:

• по усиливаемой величине: усилители напряжения (УН), тока (УТ), мощности

(УР);

• по назначению: измерительные; для устройств теле- и радиовещания; общепромышленного иcпользования; операционные, используемые в аналоговых и аналого-цифровых устройствах;

• по характеру усиливаемых сигналов: усилители гармонических, импульсных и другой формы сигналов;

• по частоте усиливаемых сигналов: усилители постоянного тока (УПТ); усилители звуковой частоты (УНЧ, f < 30 кГц); усилители высокой частоты (УВЧ, f < 300 МГц); усилители сверхвысокой частоты (УСВЧ, f < 300 ГГц);

• по ширине частотного спектра выходного сигнала: широкополосные и узкополосные (резонансные);

• по схеме включения транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ); с общей базой (ОБ); с общим коллектором (ОК); с общим истоком (ОИ); с общим стоком (ОС); с общим затвором (ОЗ);

• по количеству каскадов усиления: однокаскадные; многокаскадные (каскад предварительного усиления, промежуточные и выходной каскады);

• по типу связи между каскадами и между оконечным каскадом и нагрузкой: резистивная (гальваническая), ёмкостная, трансформаторная.

У многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

На практике обычно используют логарифмическую (десятичную) меру оценки коэффициентов усиления, измеряемую в децибелах (дБ):

Например, для двух каскадного усилителя с коэффициентами

Важнейшими характеристиками усилителя являются амплитудная и частотные. Амплитудная характеристика описывает усилитель при фиксированной нагрузке и подаче на вход синусоидального напряжения фиксированной частоты:

Амплитудная характеристика - это зависимость амплитуды (или действующего значения) выходного сигнала от амплитуды (или действующего значения) входного синусоидального сигнала, т. е.

Типичный вид амплитудной характеристики усилителя изображен на рис. 3.3.

Пунктиром показана амплитудная характеристика идеального усилителя. Отклонение реальной характеристики от идеальной объясняется наличием шумов и нелинейностями характеристик усилительных элементов при слабых и больших входных сигналах.

Динамическим диапазоном усилителя в децибелах называют отношение максимального значения входного напряжения к минимальному на линейном участке ab амплитудной характеристики (см. рис. 3.3):

Коэффициент усиления по напряжению на этом участке

Уровень шума - это отношение напряжения шумов U_ш в режиме покоя (приведенного к входу усилителя) к максимальному значению выходного напряжения U_{выхю max}, выраженное в децибелах:

Коэффициент нелинейных искажений:

где U_т1 - амплитуда первой гармоники; U_т2, U_{т3, ….} - амплитуды высших гармоник выходного напряжения.

Частотные характеристики усилителя строят при фиксированной нагрузке и входном синусоидальном напряжении:

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это зависимость коэффициента усиления, например, по напряжению К_u от частоты f входного сигнала.

Обычно АЧХ строят на двойной логарифмической сетке: по оси ординат откладывают значения К_u в децибелах, а по оси абсцисс - частоту в логарифмическом масштабе, однако около делений записывают значения частоты без логарифма (рис. 3.4).

Полоса пропускания усилителя определяет диапазон частот Δ f (или Δω), в пределах которой коэффициент усиления на средней частоте не снижается ниже своего уровня:

где f_в и f_н - верхняя и нижняя частоты среза АЧХ усилителя.

Фазочастотная характеристика φ(f) - зависимость угла сдвига фаз φ между выходным и входным напряжениями усилителя от частоты f (см. рис. 3.4). Фазовые искажения в усилителе отсутствуют, когда фазовый сдвиг φ линейно зависит от частоты.

Входное и выходное сопротивления усилителя:

Выходная мощность при сопротивлении нагрузки R_н:

Дата добавления: 2014-01-20