Что такое амплитудно-частотная характеристика усилителя

График Амплитудно-частотной характеристики показывает баланс громкости частот. Если мы будем производить синус конкретной частоты и фиксировать уровень сигнала на выходе, то перебрав частоты с 20 Гц по 20 кГц - получим исходный график АЧХ.  Как правило, АЧХ усилителей представляет собой прямую, в редких случаях можно наблюдать подъем или спад в конкретной области частот (но такое бывает, например у Dr.Dac nano с повышением уровня низких частот).  При подключении наушников к усилителю, итоговая АЧХ меняется в соответствии с импедансом наушникови полного выходного сопротивления усилителя.  В целом, когда идет речь о изменении АЧХ усилителя или наушников, подразумевается суммарное общее изменение АЧХ, но в контексте изменение приписывается тому устройству, о котором изначально идет речь. Если говорим о усилителе, то подразумеваем изменение АЧХ усилителя, а если говорим о наушниках, то подразумеваем изменение АЧХ наушников.  Чем выше и ровнее импеданс наушников и чем ниже и ровнее сопротивление усилителя, тем меньше изменений происходит в АЧХ усилителя. 

Характеристики ачх усилителя

Обычно приводится частотный диапазон с допуском на отклонение. Некоторые производители не указывают допустимое отклонение и это вводит в заблуждение некоторых пользователей, считающих, что если верхняя частота равна 100 кГц, то на 101 кГц усилитель уже ничего не производит. На самом деле резкий обрыв АЧХ существует только для ЦАП-ов, а у усилителей начинается плавный спад. Делать выбор в сторону усилителя без спада до 100 кГц и выше не всегда разумно, т.к. если источник звука ЦАП – то выше определенных частот есть только ультразвук с искажениями от альясинга и усиливать их нет никакого смысла.  Частотный диапазон до 100 кГц с допуском в 1-3 дБ является хорошим показателем. Если в характеристиках на усилитель не указан допуск, то в лучшем случае подразумевается значение в 3 дБ, в остальных случаях эта цифра может быть любой. 

Неравномерность ачх усилителя

Неравномерность АЧХ усилителя во многом перекликается с частотным диапазоном усилителя, но измеряется в ограниченном частотном диапазоне, например неравномерность в диапазоне 20 Гц – 20 кГц ± 0,7 дБ. А если измеряется рабочая полоса частот для определенного отклонения, то определяется частота, на которой это отклонение происходит и для отклонения 3 дБ частотный диапазон составит 15 Гц-56 кГц.  В отчетах измерений усилителей для наушников приводится неравномерность АЧХ. 

Как измеряется ачх

Существует много способов для измерения АЧХ, одним из самых быстрых является мультитоновый сигнал, используемый в Audio Presition и RMAA. Помимо него можно измерять с помощью импульсного сигнала, скользящего синуса или шумового сигнала. Выбор сигнала зависит допусков на погрешность и скорости измерения. 

26. Усилитель. Фазо — частотная характеристика

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики.

Коэффициент усиления и фаза любого усилителя зависят от частоты. Зависимость коэффициента усиления K(f) называется амплитудно-частотной характеристикой, а аргумента φ(f) фазо-частотной характеристикой. Их часто обозначают сокращенно: АЧХ и ФЧХ соответственно.

Форма сигнала после его усиления может быть сохранена в том случае, если усилитель является идеальным (т.е. не вносит искажений). Искажения будут отсутствовать, если в диапазоне частот, соответствующем спектру этого сигнала (от f_Н до f_В) АЧХ и ФЧХ будут иметь вид показанный на рис.2.8 и 2.9 соответственно.

В реальных усилителях эти условия обычно не выполняются. Отличие реальных характеристик от идеальных определяют амплитудно-частотные фазо-частотные искажения усилителя.

Рис. 2.10. Зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты

Количественно амплитудно-частотные искажения на любой частоте f_i определяются коэффициентом амплитудно-частотных искажений M_i (индекс i показывает частоту f_i):

;

Здесь К_Ф = К₀ – коэффициент усиления в области средних частот. Часто коэффициент амплитудно-частотных искажений определяют в логарифмических единицах:

М_i = 10^0,05·∆Si

В технике МСП часто используют усилители, частотные характеристики усиления которых имеют заданную форму, отличную от идеальной. В данном случае задаются допустимым отклонением коэффициента усиления реального усилителя от номинального значения на различных частотах рабочего диапазона. На рис. 2.11 показана заданная частотная характеристика (пунктирная линия) и характеристика реального усилителя (сплошная линия).

Рис. 2.11 АЧХ группового усилителя МСП ∆S – допустимые отклонения АЧХ

Во многих случаях допустимые фазо-частотными искажениями усилителя вообще не задаются, поскольку они не имеют значения. Чаще используют характеристику неравномерности группового времени распространения ∆t_ГР(f):

∆t_{ГР. i} = t_{ГР. i} – t_{ГР. МИН.}

Где t_{ГР. i} – абсолютное время задержки сигнала усилителем на данной частоте; t_{ГР. МИН.} – абсолютное время задержки, определённое на той частоте рабочего диапазона, усилителя, где оно минимально.

Величина t_ГР(f) связана с ФЧХ уравнением:

Т.о. t_ГР(f) соответствует крутизне ФЧХ усилителя на данной частоте.

27. Усилитель. Временные характеристики — переходная, импульсная

 К(ω) представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты. Для усилителей постоянного тока она имеет такой же вид, как у фильтра нижних частот (см.рис. ниже, а), а для усилителей переменного тока — как у полосового фильтра (см.рис. ниже, б).