1.1.4. Входное и выходное сопротивление

В последующих разделах и в частности при исследовании линейных устройств - гл.4, показано, что эти сопротивления являются частотно-зависимыми и могут быть представлены в виде параллельного соединения резистора и конденсатора:

.

В диапазоне частот, где выполняются неравенства:

│ωR_ВХС_ВХ⌠<<1 ; │ωR_ВЫХС_ВЫХ│<<1Z_ВХ(jω) ~R_ВХ,Z_ВЫХ(jω)~R_ВЫХ.При выполнении противоположных неравенств, т.е. на высоких частотах:Z_ВХ(jω) ~1/jωωC_ВХ , Z_ВЫХ(jω) ~1/jωC_ВЫХ..

Следовательно, с ростом частоты входное и выходное сопротивления линейного устройства уменьшаются и из резистивных становятся комплексными, а далее реактивными и ёмкостными. Такое поведение входного и выходного сопротивлений является одной из причин линейных искажений сигнала устройством. Из (1.20) также следует, что уменьшение входного и выходного сопротивлений с повышением частоты ограничивает уровень шумов на выходе устройства. Величины R_ВЫХ,R_ВХмогут находиться в диапазоне от единиц Ом до сотен кОм и выше. Средние величиныС_ВХ,С_ВЫХ–единицы и десятки пФ.

1.1.5. Коэффициент полезного действия (кпд)

Указанным коэффициентом называется отношение мощности сигнала в нагрузке к мощности, потребляемой устройством от источника питания. Величина КПД играет существенную роль при питании устройства от аккумулятора и батарей (в том числе и солнечных), когда стоимость устройств питания велика. Этот показатель также существенен для устройств с повышенной отдаваемой мощностью.

1.1.6. Классификация усилителей и структура усилительного устройства

Обычно усилительное устройство (УУ) при малых входных сигналах близко к линейному. Поэтому основные показатели УУ совпадают с показателями линейных устройств. В зависимости от представления выходного и входного сигналов (либо как функции времени или же через их спектральные характеристики) усилители классифицируют по их временным или частотным показателям. При классификации по частотному признаку УУ подразделяются на узкополосные (резонансные ) или апериодические. Резонансные УУ имеют относительно узкую полосу пропускания, так что выполняется условие: f_В∕f_Н~ 1, гдеf_Виf_Н- высшая и низшая частоты пропускания усилителя. Нагрузкой таких устройств является обычно резонансный контур. Устройство, предназначенное для усиления широкополосных сигналов, у которыхf_В∕f_Н~10²-10⁴принято называть апериодическими. При временном представлении сигналов такие УУ называются импульсными. Таким образом, импульсный усилитель оказывается широкополосным. В свою очередь апериодические УУ можно разделить на три группы:

-устройства, у которых f_Н=0 , называются усилителями медленно меняющихся сигналов или усилителем постоянного тока (УПТ),

- если f_Нсоставляет десятки Гц, аf_Внаходится в области частот 10-50 кГц, то такие устройства называют усилителями звуковой частоты (УЗЧ).

-когда частота f_Нсоставляет десятки Гц, а частотаf_В>100 кГц, то такой усилитель относится к широкополосным (импульсным).. Рассмотрим структуру усилительного устройства, изображенного на рис.1.3.Усилители состоят из каскадов(ступеней) усиления, которые обычно соединены последовательно. Кроме активного элемента каскад содержит пассивные: резисторы, конденсаторы и реже индуктивности и трансформаторы. Пассивные элементы позволяют подключить каскад к источнику питания, подать на вход первого каскада усиливаемый сигнал, а также передать его на вход следующего.