Выходные и входные данные

К выходным данным усилителя относятся:

– расчетная (заданная техническими требованиями) выходная мощность сигнала Р_нагр. (Р_вых), отдаваемая усилителем в нагрузку;

– выходное напряжение сигнала U_нагр. (U_вых) или выходной ток нагрузки I_нагр. (I_вых);

– выходное сопротивление усилителя R_вых (Z_вых).

Нагрузка усилителей по своему характеру может быть чрезвычайно разнообразной.

К входным данным усилителя относятся: его входное напряжение U_вх, входной ток I_вх, входная мощность сигнала Р_вх, а также входное сопротивление усилителя R_вх (Z_вх).

Коэффициент усиления и КПД

Коэффициентом усиления усилителя К называют отношение установившегося значения выходного сигнала к значению входного сигнала.

К_u =U_вых/U_вх

К_I=I_вых/I_вх

К_p=Р_вых/Р_вх

На практике абсолютную величину (модуль) коэффициента усиления нередко выражают в логарифмических единицах – децибелах, для чего используют выражение: К_(дб)=20ℓ gК.

Для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов: К=К₁× К₂….К_n.

Коэффициент полезного действия усилителя представляет собой отношение мощности сигнала Р_вых, отдаваемой выходной цепью, к потребляемой усилителем мощности от источника питания Р₀.

h=

КПД усилителя является показателем его экономичности.

Частотная, фазовая и амплитудная характеристики

При усилении сигналов усилитель несколько изменяет их форму, отклонение формы выходного сигнала от формы входного называют искажениями. Наличие в схеме усилителя реактивных сопротивлений (емкостей и индуктивностей), зависящих от частоты, приводит к изменению формы гармонического выходного сигнала по двум причинам:

1) гармонические составляющие сложного входного сигнала усиливаются неодинаково, т.е. коэффициент усиления не постоянен при разных частотах.

2) гармонические составляющие сложного сигнала при усилении сдвигаются на различные отрезки времени, т.е. фазовые сдвиги, вносимые усилителем, также зависят от частоты. Искажения формы выходного сигнала, вызванные неодинаковым усилением разных частот, называют частотными искажателями. Искажения, вызываемые фазовыми сдвигами, называют фазовыми. Частотные и фазовые искажения еще называют линейными, т.к. их возникновение не связано с нелинейностью электрической цепи. Частотные искажения оценивают по его частотной характеристике К=f(f) (рис. 40).

Диапазоном рабочих частот усилителя гармонических колебаний называют полосу частот от нижней f_н до высшей f_в рабочих частот, в пределах которых К не выходит за пределы заданных допусков.

 

 

Рис. 40 Рис. 41 Рис. 42

Фазовые искажения оценивают по его фазовой характеристике (рис. 41) j=f(f) – зависимость сдвига угла j между фазами выходного сигнала относительно входного при изменении частоты.

Амплитудной характеристикой (рис. 42) называется зависимость выходного напряжения от входного U_вых=f(U_вх).

U_ш – напряжение собственных шумов в выходной цепи. Пунктирной линией изображена идеальная амплитудная характеристика, а сплошной линией – реальная.