3 Основные показатели и характеристики

усилителей

Сумму сведений, характеризующих основные свойства технического устройства, называют его показателями. Технические показатели электронного устройства характеризуют усиление, искажения, точность преобразования, уровни сигналов на входе и выходе и т. д. и позволяют оценить степень пригодности устройства для того или иного применения.

Рассмотрим основные технические показатели электронных усилителей. Их можно разделить на две отдельные группы – параметры и характеристики.

К основным параметрам усилителя относятся: входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления, допустимый уровень линейных и нелинейных искажений, уровень собственных шумов, коэффициент полезного действия, динамический диапазон изменения входного сигнала.

Рассмотрим перечисленные параметры более подробно.

3.1 Входное и выходное сопротивления

Входное и выходное сопротивления – важнейшие параметры усилительных устройств. Их значения должны учитываться при согласовании усилительного устройства как с источником входного сигнала, так и с нагрузкой. В общем виде значения входного и выходного сопротивлений носят комплексный характер и являются функцией частоты.

Усилитель может быть представлен эквивалентной схемой, изображенной на рисунке 4. Как видно из рисунка, такая схема является четырехполюсником – то есть электрической системой с четырьмя внешними зажимами.

Р исунок 4

Входное сопротивление Z_вх усилителя представляет собой внутреннее сопротивление между его входными зажимами. В большинстве случаев оно определяется параллельным соединением резистивного (активного) сопротивления R_вх и емкости С_вх. Входное сопротивление усилителя может быть представлено в виде отношения комплексных амплитуд напряжения между входными зажимами усилителя и тока , протекающего в его входной цепи:

, при R_Н = const.

Величину входного сопротивления выбирают либо в зависимости от характера сопротивления источника сигнала, либо в зависимости от вида согласования усилительного устройства с источником сигнала – по току, по напряжению или по мощности. Обычно желательно обеспечить большое сопротивление R_вх и малую емкость С_вх. Но если входной сигнал подается по кабелю, то для согласования с ним требуется R_вх усилителя, равное волновому сопротивлению кабеля (обычно составляющему 75 или 50 Ом). В некоторых измерительных усилителях иногда требуется, чтобы R_вх  0.

Значения коэффициентов усиления по напряжению, току и мощности зависят от соотношения Z_вх и Z_Г. Если нужно получить максимальный коэффициент усиления по напряжению, то необходимо выполнить условие:

Z_Г  Z_вх ,

для получения максимального коэффициента усиления по току необходимо, чтобы

Z_Г  Z_вх,

а для максимального усиления мощности нужно выполнить равенство

Z_Г = Z_вх.

Выходное сопротивление Z_вых усилителя – это внутреннее сопротивление между его выходными зажимами. По отношению к нагрузке усилитель является источником сигнала, внутреннее сопротивление которого равно

,

где - комплексная амплитуда выходного напряжения в режиме холостого

хода (при R_Н = );

- комплексная амплитуда выходного тока при коротком замыкании в

нагрузке (R_Н = 0).

При выборе значения выходного сопротивления усилителя в каждом конкретном случае, как и при выборе входного сопротивления, подходят индивидуально. В общем случае можно использовать те же рекомендации, что и при выборе входного сопротивления, а именно:

• если нужно получить максимальный коэффициент усиления по напряжению, то необходимо выполнить условие:

Z_вых  Z_Н;

• для получения максимального коэффициента усиления по току необходимо, чтобы