1.5 Відносні та логарифмічні коефіцієнти підсилення

В радіоелектроніці для оцінки послаблення або підсилення потужностей широко застосовується логарифмічна одиниця: децибел (дБ). Наприклад, якщо потужність на вході підсилювача позначити Р₁, потужність на його виході Р₂, то підсилення потужності в децибелах визначається: К_м= 10 lg(Р₂/ Р₁) [дБ].

Приймальний пристрій нерідко повинен забезпечувати посилення потужності в 10¹²—10¹⁴ разів. Це відповідає посиленню на 120—140 дБ. При послідовному вмиканні підсилювачів загальне підсилення у відносних одиницях дорівнює добутку коефіцієнтів підсилення окремих каскадів, а загальне підсилення в децибелах рівне сумі підсилень окремих каскадів (в децибелах).

У радіоелектроніці найчастіше вимірюються не потужності, а напруги за допомогою електронних вольтметрів. Відомо, що потужності пропорційні квадратам напруг або струмів, тому відношення двох потужностей (в децибелах) можна подати як К_и = 20 lg (U₂/U₁ );

=20 lg (I₂/I₁).

У децибелах прийнято вимірювати не тільки посилення, але і ослаблення. В даному випадку перед числом децибел стоїть знаку мінус. Якщо при цьому знак мінус чогось упущений, то передбачається, що замість відношення U₂/U₁ під знаком логарифма стоїть зворотне відношення U₁/U₂.

Коефіцієнти підсилення не залишаються сталими в широкій смузі частот. АЧХ має спад в області нижніх та верхніх частот.

Співвідношення між відносними та логарифмічними одиницями подані в таблиці 1.1.

Я

Рис. 1.10. Амплітудно-частотна характеристика RC-підсилювача.

к приклад на рис.1.10 подана АЧХ найбільш поширених підсилювачів з резистивно-ємнісним зв`язком (RC- підсилювачів), які мають спад коефіцієнта передачі як в області нижніх (f_н), так і в області верхніх (f_в) частот.

Таблиця 1.1.

Б	U2/U1	Р2/ Р1	Б	U2/U1	Р2/ Р1	Б	U2/U1	Р2/ Р1
0	1	1	1,2	1,15	1,32	12	3,98	15,8
0,1	1,01	1,02	1,5	1.19	1.41	15	5,62	31,6
0,2	1,02	1,05	2	1,26	1,56	20	10	100
0,3	1,03	1,07	3	1,41	≈2	30	31,6	103
0,4	1,05	1,10	4	1,58	2,51	40	102	104
0,5	1,06	1.12	5	1,78	3,16	50	316	105
0,6	1,07	1,15	6	≈2 .	≈4	60	103	106
0,7	1,09	1,18	7	2,24	5,01	70	3160	107
0,8	1,10	1,20	8	2,51	6,31	80	I04	108
0,9	1,11	1,23	9	2,82	7,94	90	3,16*104	109
1.0	1,12	1,26	10	3,16	10	100	105	1010

При визначенні межових частот за висхідну величину беруть максимальний коефіцієнт передачі (в області середніх частот). Якщо користуються відносними одиницями, АЧХ нормують ( ), де коефіцієнт підсилення на заданій частоті Тоді в області середніх частот К = 1, а межові частоти визначають при зменшенні коефіцієнта передачі до рівня 0,5 при підсиленні потужності до рівня 0,707 при підсиленні напруги або струму. Такий спад коефіцієнтів передачі відповідає спаду на – 3 дБ.

Ці цифри визначають верхню та нижню межові частоти електронних пристроїв, в діапазоні яких інформаційний сигнал передається з допустимими частотними (лінійними) спотвореннями.

При використанні логарифмічного масштабу спочатку визначають коефіцієнт передачі в децибелах в області середніх частот (на рис. 1.10 це 30 дБ), а потім визначають межові частоти, на яких коефіцієнт передачі спадає на – 3дБ (на рис. 1.10 це 27дБ).

Спроможність радіоелектронного функціонального пристрою передавати та обробляти ЕІС з заданими похибками оцінюють за допомогою встановленого Державними стандартами переліку параметрів та характеристик. Нижче зупинимось лише на частотних та перехідних характеристиках. По-перше, вони інформативні, охоплюють ряд показників. По-друге, дозволяють при вивчені різноманітних функціональних вузлів оцінити вплив окремих компонентів на роботу та параметри пристроїв.

Елементарні вузли (електронні підсилювачі) та більш складні пристрої з метою аналізу в частотній та часовій областях можна моделювати за допомогою відповідного включення диференціюючих та інтегруючих схем. Пропоную ретельно вивчити й проаналізувати характеристики таких схем. Вони розглядаються в розділах 1.5.4 та 1.5.5. Вирішивши цю задачу, одержите потужну базу для оволодіння наступним матеріалом та неформального вивчення складних пристроїв і систем.

1.6. Типові схемні елементи РЕА