Zвых  zн;

• для максимального усиления мощности нужно выполнить равенство

Z_вых = Z_Н.

3.2 Коэффициент усиления

Коэффициент усиления является одним из наиболее важных параметров усилителя. В зависимости от типа усиливаемой величины, различают коэффициенты усиления напряжения K_U, тока K_I и мощности K_P.

Коэффициент усиления напряжения (передачи напряжения) усилителя – это отношение амплитудных или действующих значений выходного и входного напряжений: K_U = U_вых / U_вх = U₂ / U₁. Он определяется в установившемся режиме при гармоническом (синусоидальном) входном сигнале, на практике используется наиболее часто.

Коэффициентом усиления тока называется отношение

K_I = I_вых / I_вх = I₂ / I₁.

Он используется реже, так как для измерения токов требуется осуществлять разрыв цепей, что трудоемко.

Отношение мощности усиленного колебания в нагрузке к мощности, подаваемой на вход, называется коэффициентом усиления мощности

K_P = Р_Н / Р_вх.

Все три коэффициента усиления взаимосвязаны очевидными соотношениями:

K_P = K_I K_U, K_I = K_U Z_вх / Z_Н.

При последовательном соединении нескольких усилительных каскадов общий коэффициент усиления системы определяется как произведение коэффициентов усиления отдельных каскадов:

K_общ = K₁ K₂ … K_n.

На практике коэффициенты усиления часто выражают логарифмическими единицами – децибелами. Коэффициент усиления мощности можно представить следующим образом

K_P, дБ = 10 lg K_P.

Если мощности Р_Н и Р_вх выделяются на одинаковых сопротивлениях (R_Н = R_вх = R), то их отношение в децибелах можно выразить через отношение напряжений

дБ.

Последнюю запись часто используют для выражения в децибелах коэффициента усиления напряжения даже при R_H  R_вх (хотя это и не корректно).

Аналогично можно записать и для коэффициента усиления тока

дБ.

Логарифмические единицы удобны тем, что позволяют перемножение коэффициентов усиления заменить сложением, то есть

K_общ, дБ = K₁, дБ + K₂, дБ + … + K_n, дБ.

3.3 Нелинейные искажения

Как известно из теоретических основ электротехники, если электрическая цепь содержит хоть один нелинейный элемент, то такая цепь называется нелинейной. В состав усилителей входят элементы (приборы), имеющие нелинейные ВАХ – транзисторы, диоды, магнитопроводы, полупроводниковые конденсаторы микросхем и др. Поэтому, если не обеспечить функционирование названных приборов в пределах линейных участков ВАХ, усилитель будет вносить нелинейные искажения в усиливаемый сигнал. Под нелинейными искажениями понимают изменения формы усиливаемого колебания. Параметры нелинейных элементов зависят от воздействующего на них тока или напряжения. При прохождении сигнала через нелинейное устройство (усилитель) происходит изменение его спектрального состава – появляются высшие гармоники в его спектре. Отличительным признаком нелинейных искажений является то, что им подвержено даже гармоническое (синусоидальное) колебание. Нелинейные искажения сигнала в усилителях принято оценивать с помощью коэффициента гармоник.

Коэффициентом гармоник называется отношение действующего (эффективного) значения суммы высших гармоник выходного напряжения к действующему значению его первой гармоники:

.

Результат не изменится, если в эту формулу подставить не действующие, а амплитудные значения, причем вместо напряжений можно оперировать токами.