Полоса пропускания усилителя

         Рабочей областью АЧХ  - полосой пропускания усилителя принято считать участок между нижней граничной ω_Н и верхней граничной ω_В частотами.

         На граничных частотах коэффициент усиления имеет значение K_Uмакс/√2 , где K_Uмакс – максимальное значение коэффициента усиления ( находится в области средних частот).

         На рис.5.8а. полоса пропускания находится между вертикальными визирными линиями, установленными в точках  с коэффициентом усиления y1=14.7 и y2=14.7. Эти значения ординат были определены как 0.707*max y, где max y=20.8 – наибольший коэффициент усиления. 

При этом получились нижняя граничная частота x1=79.4 Гц  и верхняя x2=51.6 МГц.

         Примечание. Амплитудная характеристика снимается на средней частоте полосы пропускания.

1. Многокаскадный усилитель. Структурная схема, коэффициент усиления. Согласования каскадов по амплитудным и амплитудно-частотным характеристикам. Типы усилителей по усиливаемой величине, по назначению.

Многокаскадный усилитель.

         Во многих случаях усиление, получаемое от одного транзистора, оказывается недостаточным. Для увеличения коэффициента усиления применяют каскадное включение отдельных усилителей как на рис.6.1, при котором выход последующего каскада подключается к входу предыдущего. 

Рис. 6.1. Многокаскадный усилитель.

          Результирующий коэффициент усиления многокаскадного усилителя в линейном режиме равен произведению коэффициентов усиления отдельных усилительных каскадов. Последние определяются при учете входных и выходных сопротивлений каскадов в качестве соответствующих внутренних сопротивлений источников и сопротивлений нагрузки. Например, для трехкаскадного усилителя коэффициент усиления равен:

 K= U_вых3 / U_вх1= U_вх3  K₃/ U_вх1 = U_вых2  K₃/ U_вх1=

 =U_вх2  K₂ K₃/ U_вх1 =U_вых1  K₂ K₃/ U_вх1 =U_вх1  K₁K₂ K₃/ U_вх1 =

 = K₁K₂ K₃

        Линейность  многокаскадного усилителя достигается согласованием динамических диапазонов амплитудных характеристик отдельных каскадов. При этом каждый последующий каскад имеет больший диапазон допустимых амплитуд входного напряжения и меньший коэффициент усиления. Наибольший коэффициент усиления обычно бывает у первого каскада, где наименьшая амплитуда входного напряжения.

         Максимальное значение коэффициента усиления ограничивается тепловыми шумами сигнала главным образом в первом каскаде.

 Типы усилителей.

          По отношению сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению различают:

1. Усилитель напряжения      Z_вых  <<  R_Н

2. Усилитель тока                  Z_вых  >> R_Н

3. Усилитель мощности         Z_вых   ≈  R_Н

          Заметим, что эти критерии аналогичны критериям классификации источников электрической энергии.

По ширине полосы пропускания и значению средней частоты различают усилители низких, средних и высоких частот, узко- и широкополосные усилители.

         По назначению различают:

-предварительные усилители, включаемые непосредственно к первичным преобразователям (сенсорам,  датчикам);

-согласующие усилители для согласования сопротивлений источников сигналов, длинных линий связи и приемников сигналов;

-выходные  усилители, подключаемые к исполнительным  электрическим механизмам;

-избирательные усилители – активные фильтры для селекции полезных сигналов из других сигналов и помех;

-усилители – формирователи сигналов.

          Усилительный каскад, рассмотренный на лекции №5 можно использовать (при некоторых дополнениях) в качестве предварительного усилителя напряжения. Примеры некоторых других усилителей будут рассмотрены позже.