Глава 3. Основные параметры и характеристики усилителей

Так, например, коэффициент a0 = I 0 – ток в точке покоя; a1 = ∆I ∆U –

крутизна характеристики в точке покоя; a 2 = ∆S ∆U – изменение кру-

тизны в точке покоя и т.д. При воздействии двух напряжений различной

частоты приложенное напряжение u = U m1 sin ω1 t + U m 2 sin ω2 t . Тог-

да ток в цепи

i = a 0 + a1U m1 sin ω1 t + a1U m 2 sin ω2 t + a 2 U 2 1 sin ω1 t +m

+ 2 a 2 U m1U m 2 sin 2 ω2 t + a 2 U m 2 sin 2 ω2 t + ... = a 0 + a1U m1 sin ω1 t =

= a1U m 2 sin ω2 t + (a 2 2 )U 2 1 − (a 2 2 )U 2 1 cos 2 ω1 t + (a 2 2 )U 2 2 −mmm

− (a 2 2 )U 2 2 cos 2 ω2 t + a 2 U m1U m 2 cos(ω1 − ω2 )t −m

− a 2 U m1U m 2 cos(ω1 − ω2 )t + ...

Таким образом, ток в цепи с нелинейным сопротивлением

будет содержать постоянную составляющую

составляющие основных частот

составляющие высших гармонических частот

составляющие комбинационных частот

22

22

i1 = a1U m1 sin ω1 t + a1U m 2 sin ω2 t ;

При использовании многочлена (полинома) более высокой

степени количество продуктов, возникающих из-за нелинейности,

увеличивается.

i3 = a2U m1U m 2 cos(ω1 − ω2 )t − a2U m1U m 2 cos(ω1 − ω2 )t .

– 29 –

Рис. 3.9. Влияние нелинейности входной цепи на искажение входного

сигнала

Искажение формы сигнала за счет нелинейной характерис-

Рис. 3.10. Влияние сопротивления R Г на искажение входного тока

транзисторного каскада

Входное сопротивление биполярного транзистора невелико, по-

этому искажения входного тока будут зависеть от конфигураций вольт-

– 30 –

амперной входной характеристики и от внутреннего сопротивления

источника сигнала. Так, при увеличении сопротивления источника сиг-

нала форма входного тока улучшается, так как ток при этом определя-

ется внутренним сопротивлением источника сигнала (рис. 3.10).

Если на вход усилителя подано синусоидальное напряжение,

22

22

(3.17)

Практически при измерениях удобнее пользоваться следую-

K Г% =

U 2 +U 3 +U 4

U1 +U 2 +U 3 +U 4

2

2

2

2

2

2

2

.

(3.18)

'

единицах: а КГ дБ = 20 lg 1 к Г , которые называют затуханием не-

линейности. Обычно наибольшее значение в усилителях имеют

вторые и третьи гармоники основного сигнала, поэтому часто нор-

мируется затухание нелинейности по второй и третьей гармони-

кам а Г 2 = 20 lg(U 1 U 2 ); а Г 3 = 20 lg(U 1 U 3 ) . Допустимое значение

– 31 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

коэффициента гармоник зависит от назначения усилителя и состав-

ляет около 0,5...5 % для усилителей звуковых сигналов в зависимос-

ти от их класса. Очень малые нелинейные искажения допускаются в

групповых усилителях систем передачи многоканальной связи. За-

тухание нелинейности по второй гармонике таких усилителей состав-

ляет около 74...87 дБ, по третьей 87...110 дБ. Это соответствует ко-

эффициенту нелинейных искажений 0,01...0,05 % по второй гармони-

ке и 0,005 ! 0,38 ∗10 −3 % по третьей гармонике. Как отмечалось

выше, при подаче на вход усилителя несинусоидального сигна-

ла, кроме основных колебаний и их гармоник, появляются еще

колебания комбинационных частот (суммарных и разностных).

Влияние этих частот в зависимости от назначения усилителя мо-

жет быть различно. Так, при усилении звуковых частот наиболь-

шую роль играют не высшие гармонические колебания, а коле-

бания комбинационных частот. Это объясняется тем, что вооб-

ще гармоники (обертоны) являются составной частью сигна-

лов, действующих в тракте передачи при воспроизведении му-

зыки, пения или речи. Колебания комбинационных частот

( f 1 ± f 2 ;2 f 1 ± f 2 ; f 1 ± f 2 и т.д.) представляют собой новые ко-

лебания, появившиеся в процессе усиления, поэтому они главным

образом и создают эффект искажения звука.

В групповых усилителях систем передачи многоканальной

– 32 –