Характеристики підсилювачів

Викривлення, що виникають у підсилювачі внаслідок неоднакового підсилення сигналів різної частоти називають частотними викривленнями. Вони виникають за рахунок реактивних елементів схеми, які можуть бути і неявними (міжелектродні ємності). Залежність коефіцієнта підсилення від частоти вхідного сигналу відображають графічно. Цей графік має назву частотна характеристика підсилювача.

Існує поняття коефіцієнта частотних викривлень – це відношення коефіцієнта підсилення К₀ на середній частоті діапазону до коефіцієнта підсилення К на даній частоті – М = К₀ / К. для звукового підсилювача викривлення не відчуваються, якщо М знаходиться в межах 0,7  1,4.

Робочий діапазон частот – смуга частот, в межах якої частотні викривлення не перевищують певне (визначене) допустиме значення.

Для вибіркових підсилювачів замість терміна робочий діапазон частот вживають термін смуга пропуску.

Фазові викривлення зумовлені присутністю частотно-залежних елементів. Сигнали різної частоти мають неоднакові зсуви в часі, що призводить до викривлення форми складного вхідного сигналу в результуючому сигналі (для звукових підсилювачів ці викривлення несуттєві, а для відео-, телесигналу ці викривлення призводять до подвоєння та розмивання к онтуру).

Нелінійні викривлення – виникають за рахунок нелінійних елементів (транзисторів, дроселів, трансформаторів та ін.). Для звукового сигналу ці викривлення призводять до зміни тембру звуку.

Вихідна (номінальна) потужність –

найбільша потужність на навантаженні, при якій нелінійні викривлення не перевищують допустимі значення.

Чутливість підсилювача – напруга на вході підсилювача, при якій на виході розвивається номінальна потужність.

Динамічний діапазон виражений в децибелах – відношення максимальної амплітуди, при якій сигнал ще не викривляється, до мінімальної амплітуди, при якій сигнал ще достатньо перевищує заваду.

Підсилювачі електричних сигналів

Змінна електрична величина подається на вхід підсилювача електричних сигналів. За допомогою енергії джерела живлення підсилювач забезпечує на навантаженні форму вхідного сигналу, величина якого підвищується. Умовно підсилювачі поділяються на:

• підсилювачі напруги;

• підсилювачі струму;

• підсилювачі потужності.

Треба пам'ятати, що підсилювачі напруги та струму також підси­люють потужність.

Для забезпечення потрібного підсилення підсилювачі складаються з кількох каскадів, що мають спільні властивості. Підсилювальний кас­кад являє собою одну зі схем вмикання транзистора.

Розрізняють три схеми вмикання транзисторів:

• зі спільною базою;

• зі спільним емітером;

• зі спільним колектором.

Назва схеми показує, який електрод є

спільним для вхідного та вихідного кіл. Схеми відзначаються своїми особливостями, але принцип вмикання підпорядковується загальним правилам транзистора (емітерний перехід відкритий, а колекторний — закритий).

Схема зі спільною базою (рис. 1) у попередніх підсилювачах ви­користовується дуже рідко. Ця схема має коефіцієнт підсилення струму близький до одиниці.

Схема зі спільним колектором (рис. 2) має коефіцієнт підсилення на­пруги близький до одиниці і дуже великий опір вхідного кола (зворотно увімкнений p-n-перехід). Вихідне коло має малий опір (прямо увімкнений емітерний перехід).

Рис. 1 Рис. 2

Тому схема зі спільним колектором використовується для узгодження опору багатоомного перетворювача з низькоомним навантаженням. Ця схема має спеціальну назву — емітерний повторювач. Вхідний опір емітерного повторювана може сягати 500 кОм, а вихідний — 50... 100 Ом.

Найбільшого поширення набула схема зі спільним емітером (рис. 3). Коефіцієнт підсилення струму цієї схеми сягає 10...200. Невеликий струм бази (вхідного сигналу) керує великим струмом вихідного кола (вихідний сигнал на опорі навантаження). На рис. 4 наведено вхідні статичні характеристики транзистора р-п-р-типу увімкненого за схемою зі спільним емітером. Вхідна характеристика (вольт-амперна характеристика емітерного переходу) являє собою звичайну праву вітку вольт-амперної характеристики діода. Напівпровідниковий транзистор не можна суто механічно уявляти у вигляді двох діодів, тому що процеси в одному переході впливають на процеси в іншому. Вигляд вхідної характеристики залежить від напруги між емітером та колектором.

Вихідна характеристика нагадує вольт-амперну характеристику діода, увімкненого зворотно (рис. 5). На струм колектора значною мірою впливає струм бази. У робочій ділян­ці струм колектора незначно залежить від напруги між колектором та емітером.

Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5

Транзисторну схему можна увімкнути до одного джерела живлення (рис. 6). Опори R₁ та R₂ — це розподілювач напруги. Він забезпечує потенціал бази більшим, ніж потенціал колектора, та меншим, ніж потенціал емітера. Тобто при цьому емітерний перехід буде увімкненим прямо, а колекторний — зворотно. R — резистор у колі емітера створює негативний зворотний зв'язок. Змінну напругу краще знімати через конденсатор, що затримує постійну складову вихідного сигналу. З тією ж метою у вхідне коло ставлять конденсатор С₁. Схема інвертує, тобто вихідний сигнал має зворотну полярність.

Рис. 6