Для определения Ки требуется определить h – параметры

Т.к.

Считая R_б >> h₁₁

i_вх ≈ i_б

R_н >> R_к

U_вх ≈ h_{11 *} i_вх.

h_22*R_к << 1

R_к = 10³ – 10⁴ Ом

K_I = h_21э

2.2.1.2 Усилители кпу

Усилители - это устройства, предназначенные для повышения параметров электрического сигнала (U,I,P). Наиболее распространены на полупроводниковых элементах (биполярных и униполярных транзисторах) в виде ИМС.

Классифицируются по:

1. характеру усиливания сигнала: аналоговые, дискретные;

2. типу усиливающих элементов: транзисторы, усиливающие лампы;

3. назначению;

4. количеству каскадов;

5. роду электропитания;

6. диапазону частот входных сигналов:

а) УНЧ -20Гц -20кГц;

б) УВЧ 10кГц –10 и 100мГц;

в) избирательные – работают с сигналом в узкой полосе f;

г) широкополосные;

д) УПТ -0 – 10кГц.

О

ИС

Н

ИП

Блок схема включения усилителя

Основные требования, предъявляемые к усилителям:

Должен обеспечивать усиление по амплитуде I,U,P без искажений (амплитудные соотношения всех гармонических составляющих и частотный спектр сигнала должны оставаться постоянными)

Основные технические показатели I (КПУ)

Важные технические показатели усилителя:

• входные и выходные данные;

• коэффициент усиления;

• КПД;

• полоса пропускания;

• динамический диапазон усилителя;

• чувствительность;

• уровень собственных помех;

• показат., характер искажения входного сигнала.

А. Входные данные усилителя

Структурная схема усилителя

Входной сигнал – эдс источника Eu

внутреннее сопротивление источника Ru

Модуль действительных значений Uвх

Iвх

Входная мощность Рвх=IвхUвх

Входное сопротивление усилителя Rвх

К оэффициент передачи входной цепи

О ткуда

Для снижения потерь во входной цепи необходимо, чтобы

Т.е. Rвх должно быть большим тогда

Б . Выходные данные усилителя

Расчетная выходная мощность

U _вых, I_вых при R_н номинальном

В ыходное сопротивление

Нагрузочная характеристика усилителя на средней частоте

И з анализа структуры схемы:

1

R_н<<R_вых 

2

R_н>>R_вых 

В. Коэффициент усиления

Наряду с безразмерным выражением К применяют логарифметические единицы -

dБ

K_p[дБ]=10lgP_вых/P_вх=10lgK_p т.к. P­~I² или U²

K_дб=20lgK K_{i дб}=20lgK_i

Обратный переход K=10^1/20K_дб K_p=10^1/10K_{p дб}

Г. Сквозной коэффициент усиления

Т .к. К_скв<К

Д. Комплексный коэффициент усиления

П усть

K -модуль,

Е. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя

n-каскадов

и ли

Ж . КПД

P₀-мощность, потребляемая усилителем от всех источников питания.

З. Чувствительность усилителя

Номинальным входным называется U, которое нужно подать на вход усилителя, чтобы на выходе получить заданную мощность.

И. Уровень собственных помех

Причины возникновения помех на входе I при отсутствии входного сигнала:

• тепловые шумы, возникающие в элементах усилителей;

• наводки со стороны внешних электрического и магнитного полей;

• помехи из-за пульсации U питания.

Уровень собственных помех оценивается отношением сигнала / шум

q = U_{вых min}/U_{вых n} – уровень помех на выходе усилителя

К . Относительная нестабильность коэффициента усиления

К/К, К – абсолютное изменение коэффициента усиления.

Л. Искажение сигнала при усилении

Л 1. Нелинейные (амплитудные) искажения

• изменение формы кривой усиливания колебаний, вызванное нелинейными свойствами усилительных элементов (транзисторов), а также характеристиками намагничивания трансформаторов.

А мплитудная характеристика усилителя – зависимость действительного значения выходного напряжения от действительного значения U_вх

А-В - U_вых=K* U_вх

K=const

Степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом гармоник K_г.

П о теории Фурье всякая несинусоидальная периодическая функция может быть представлена суммой гармонических колебаний основной частоты и высших гармоник.

U_1m – амплитуда колебаний осн f.

Д инамический диапазон усиления

Л 2.Линейные (частотные и фазовые) искажения

Обуславливаются изменения модуля и фазы коэффициентом усиления на различных частотах.

Причина – присутствие в схеме элементов с частотозависящими сопротивлениями (L, с, межэлектрические емкостные транзисторы и диоды), емкости монтажа.

АЧХ K=F(f)_Uвх=c

ФЧХ

АЧХ

Частоты на которых наблюдается понижение (заваливание) АЧХ в 2^1/2 раз (3 дБ) называются граничными f_{н гр}, f_{в гр}. Это объясняется свойством человеческого уха – низкие звучания > 3 дБ не различают четко.

полоса пропускания Y

П=f_{в гр}- f_{н гр}

ФЧХ

… - идеальная линейная характеристика – один и тот же временной сдвиг (тау)

п олучает любая гармоника сложного входного сигнала.

Н елинейные ФЧХ указывают на различные временные сдвиги для разных гармоник входных сигналов сложной формы.

Р азличия между (фи) идеального и реального усилителей на этих f.

Y – относительній коєффициент усиления,

U_вх=const

М=1/Y - коэффициент частного искажения