Глава 3. Основные параметры и характеристики усилителей Рис. 3.13. Амплитудные характеристики усилителя: 1 – идеальная, 2 – реальная

Наибольшее значение динамического диапазона присуще

симфоническому оркестру DC = 70 дБ, динамический диапазон

человеческого голоса не превышает 50 дБ. Динамический диапа-

зон усилителей обычно составляет около 40...60 дБ. Для правиль-

ного воспроизведения сигнала динамический диапазон усилителя

должен быть несколько больше динамического диапазона сигна-

ла. Однако это не всегда возможно, а в некоторых случаях и неце-

лесообразно.

1. Основными показателями усилителя являются: входные и

выходные величины; коэффициент полезного действия усилителя;

коэффициенты усиления усилителя, полоса пропускания частот;

линейные и нелинейные искажения; динамический диапазон и соб-

ственные шумы усилителя.

2. Коэффициент усиления усилителя показывает, во сколько

раз выходное напряжение, ток или мощность больше входного

напряжения, тока или мощности. В соответствии с этим различа-

ют коэффициент усиления по напряжению, току или мощности.

– 37 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

3. Линейные искажения обусловлены наличием реактивных

элементов схемы и разделяются на частотные и фазовые. Оцен-

ка частотных искажений осуществляется по коэффициенту час-

тотных искажений, оценка фазовых искажений – по отклонению

фазовой характеристики усилителя от прямой линии. Наличие ли-

нейных искажений приводит к изменению формы сложного сигна-

ла на выходе усилителя по сравнению с входным.

4. Нелинейные искажения обусловлены нелинейностью вольт-

амперной характеристики усилительного элемента. Оценка нели-

нейных искажений усилителя гармонических колебаний произво-

дится по коэффициенту нелинейных искажений (гармоник). Нали-

чие нелинейных искажений приводит к появлению высших гармо-

ник и комбинационных частот, а следовательно, к искажению фор-

мы выходного сигнала по сравнению с входным.

5. В импульсных усилителях нелинейность приводит к ис-

кажению ступенчатого напряжения прямоугольной формы и вы-

ходного импульса при подаче на вход сигнала непрямоугольной

формы.

– 38 –

Глава 4. Режимы работы усилительных элементов глава 4. Режимы работы усилительных элементов

§1. Режим а

В зависимости от назначения усилителей к ним могут быть

предъявлены следующие требования: получение заданного коэф-

фициента усиления усилителя с определенной его частотно-фазо-

вой характеристикой; заданных входного и выходного сопротив-

лений; заданной стабильности параметров усилителя и заданных

нелинейных искажений, а также возможно максимального КПД

усилителя. Заданные характеристики усилителя обеспечиваются

выбором соответствующих схем, числом каскадов усилителя, вве-

дением обратных связей и т.д.; КПД усилителя зависит от режи-

ма работы усилительных элементов, особенно в оконечном кас-

каде. Различают следующие режимы работы усилительных эле-

ментов: режим А – режим Д.

В режиме А точку покоя усилительного элемента выбирают

таким образом, чтобы выходной ток протекал в течение всего

периода, т.е. точка покоя должна находиться в середине исполь-

зуемой рабочей характеристики (рис. 4.1,а). Режим А характери-

зуется сравнительно небольшими нелинейными искажениями, од-

нако КПД усилителя довольно низкий, так как независимо от ам-

плитуды входного, а следовательно, и выходного сигнала, в вы-

ходной цепи протекает постоянный ток I ВЫХ 0 , амплитудное зна-

чение которого I тВЫХ ≤ I ВЫХ 0 . При активной нагрузке, включен-

ной непосредственно в выходную цепь, амплитудное значение вы-

ходного напряжения оказывается несколько меньше постоянной

составляющей U ВЫХ 0 , т.е. U тВЫХ ≤ U ВЫХ 0 ≈ E 2 . Тогда КПД

каскада

η = P~ = U тВЫХ I тВЫХ = U тВЫХ I тВЫХ ≤ 0.25 . (4.1)

2

I ВЫХ 0 E4 I ВЫХ 0U ВЫХ 0P0

– 39 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

Рис. 4.1. Схемы работы усилительных элементов в различных

режимах: А(а), В(б), С(в)

При активной нагрузке, включенной через трансформатор,

U тВЫХ ≈ E и КПД каскада η ≤ 0,5 . Таким образом, КПД каска-

да в режиме А составляет около 20 % при непосредственном вклю-

чении нагрузки и около 40 % при включении нагрузки через транс-

форматор. Режим А используют в однотактных схемах, где он

является единственно возможным, за исключением случая, когда

нагрузкой служит колебательный контур.