Теоретические сведения. При решении инженерных задач часто возникает необходимость усиления слабых электрических сигналов, для чего используются электронные усилители

При решении инженерных задач часто возникает необходимость усиления слабых электрических сигналов, для чего используются электронные усилители, способные усиливать напряжение, ток и мощность.

Усилители класифицируются по ряду признаков: характером усиливаемых сигналов (усилители гармонических сигналов, импульсные усилители и т.п.); типом усилительных элементов (лампове, транзисторные. магнитные); по назначению; типом усилительных каскадов, типом электропитания и т.п. Параметры усилите лей оценивают рядом показателей.

Коэффициентом усиления напряжения называется величина, которая показывает. Во сколько раз напряжение выходного сигнала больше напряжения сигнала на входе:

К = U_вих/ U_вх.

В логарифмических единицах этот коэффициент определяется выражением:

К_дБ = 20 1g U_вих/ U_вх

Если рассматривать усилитель как четырехполюсник, то к его входу должен посоединяться источник сигнала, а к выходу – сопротивление нагрузки. При этом входное сопротивление усилителя:

R_вх = U_вх/І_вх.

Сопротивлением нагрузки R_н может быть не только оконечное устройство, но и вход оконечного каскада усилителя. Если загрузка активная, то выходная мощность усилителя:

Р_вих = U_вих²/ R_н = U_m²_вих/(2 R_н),

где U_вих – действующее, U_{m вих.} – амплитудное значение выходного напряжения усилителя.

Коэффициент полезного действия усилителя (в процентах) определяется выражением:

,

где Р_о -мощность, потребляемая усилите лем от источника питания.

Чувствительность усилителя – напряжение, которое необходимо подать на вход усилителя, чтобы на его выходе получить заданую мощность.

Діапазон усиливаемых частот – область частот, в которой коэффициент усиления напряжения не выходит за пределы оговоренные техническими условиями.

При усилении электрических сигналов когут возникать нелинейные, частотне и фазовые искажения. Первые обусловлены наличием в усилителе нелинейных элементов (транзисторов, диодов, трасформаторов, катушек индуктивности и др.). Нелинейные искажения оцениваются коэффициентом гармоник:

где Р₂ + Р₃+…+Р_n – сумма мощностей, которые выделяются на нагрузке гармониками при нелинейном усилении сигнала; Р₁ – мощность первой гармоники.

Частотные искажения вызваны изменением коэффициента усиления сигнала на разных частотах. Их оценивают по амплитудно частотной характеристике (АЧХ) усилителя. Степень искажений на отдельных частотах виражается коэффициентом частотних искажений М.

Фазовые искажения сигнала оценивают по фазочастотной характеристике усилителя.