Характеристики электронных усилителей

Искажения в усилителе

Динамический диапазон электронного усилителя

Диапазон усиливаемых частот

Уровень собственных шумов

КПД усилителя

КПД усилителя можно определить по формуле

η = P_вых/Р_ист

где Р_вых - выходная мощность усилителя, которая отдается в нагрузку;

Р_ист - мощность, потребляемая усилителем от ис­точника питания.

Уровень собственных шумов состоит из следующих составляющих:

1. тепловые шумы при нагревании резисторов, кон­денсаторов и других пассивных элементов;

2. шумы активных усилительных компонентов;

3. шумы за счет пульсаций напряжения источника питания.

Диапазон усиливаемых частот, или полоса пропус­кания усилителя, - полоса частот, в которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 своей ве­личины.

Динамический диапазон электронного усилителя, при котором искажения не превышают заданных, можно найти согласно выражению

Д = 20lg (U_вхmax/U_вхmin)

где U_вхmax - это максимально допустимое входное напряжение;

U_вхmin - минимально допустимое входное напря­жение.

Искажения в усилителе возникают за счет нели­нейности характеристик транзисторов, ввиду чего спектр сигнала обогащается появлением высших гармонических составляющих, которых не было во входном сигнале, и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений, также известным как коэффи­циент гармоник:

K_г = (√U₂² + U₃² + … + U_n²)/U₁ 100%

гдеU₁ - напряжение первой гармоники; U₂ - напряжение второй гармоники;

U₃ - напряжение третьей гармоники; U_n - напряжение n-й гармоники. Коэффициент гармоник исчисляют в процентах. Коэф­фициент гармоник всего усилительного тракта равен сумме отдельных коэффициентов гармоник каждого каскада усилителя. Иногда его вычисляют не по напряжениям гармонических составляющих, а исходя из мощностей, которые вырабатывает каждая гармоника.

Основные характеристики усилителей:

1. Амплитудная - зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного (рис. 9.11): U_вых =f (U_вх).

Рис. 9.11. Амплитудная характеристика

Амплитудную характеристику строят при синусоидальном сигнале на входе усилителя для средней частоты пропускания. Идеальная амплитудная харак­теристика представляет собой прямую линию, начинаю­щуюся в точке начала координат. Реальная амплитудная характеристика существенно отличается от теоретической характерным загибом при малом и большом сигналах. При малом сигнале изменение формы характеристики связано с неизбежным наличием внутренних шумов компонентов усилительного тракта, при среднем сигнале амплитудная характеристика практически линейна, при­чем угол ее наклона связан с коэффициентом усиления, при большом сигнале загиб характеристики связан с падением коэффициента усиления компонентов в связи с их нелинейностью. Загиб характеристики при очень большом сигнале обусловлен конечным напряжением источника питания.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость амплитуды выходного сигнала от часто­ты при постоянной амплитуде входного сигнала, т. е. U_вх = f (F) при заданном входном напряжении U_вх.

Часто АЧХ представляют в виде зависимости К_u = f (F) при фиксированном входном напряжении U_вх (рис. 9.12).

Рис. 9.12. АЧХ

Человек воспринимает звуковые колебания с частотами от 20 Гц до 20 кГц.

Зависимость коэффициента усиления от частоты характеризуется коэффициентом частотных искажений (рис. 9.13), показывающим отношение коэффициента уси­ления прибора в номинальном, или среднем, диапазоне частот к коэффициенту усиления на интересующей нас частоте.

Рис. 9.13. Частотные искажения

Коэффициент частотных искажений для низких час­тот определяется соотношением

M_нч = K_ср/K_н,

где К_ср - коэффициент усиления для средних частот;

К_н - коэффициент передачи для низкой частоты.

Коэффициент частотных искажений для высоких частот можно вычислить по формуле

M_вч = K_ср/K_вч

где К_вч - коэффициент усиления высокой частоты.

В радиотехнике часто применяют нормированные АЧХ. Такая нормированная характеристика представля­ет собой зависимость: К_u/К_umax = f (F) при фиксированном входном напряжении U_вх, показанную на рис. 9.14.

Рис. 9.14. Нормированная АЧХ

Дата добавления: 2014-01-05