Усилители сигналов. Основные параметры и характеристики усилителей.
Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.
К числу основных электрических показателей, характеризующих работу усилителя, относятся следующие:
коэффициент передачи или коэффициент усиления;
Коэффициент передачи — это функция, определяемая как отношение выходного сигнала усилителя к его входному сигналу.
динамическая и амплитудная характеристики;
Динамическая характеристика представляет собой зависимость мгновенного значения выходного напряжения Uвыхt от мгновенного значения входного напряжения Uвхt при гармоническом входном воздействии. Зависимость амплитудного значения первой гармоники выходного напряжения от амплитуды синусоидального входного напряжения Um1вых=fUmвх называется амплитудной характеристикой.
динамический диапазон;
Отношение (в децибелах) наибольшего допустимого значения амплитуды входного напряжения к ее наименьшему допустимому значению называется динамическим диапазоном амплитуд (или просто динамическим диапазоном).
предельная чувствительность;
амплитудно-частотная характеристика;
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — зависимость модуля коэффициента передачи от частоты входного сигнала.
фазочастотная характеристика;
Фазочастотная характеристика (ФЧХ) — зависимость сдвига фазы между входным и выходным напряжением от частоты или фаза коэффициента передачи.
амплитудно-фазовая характеристика;
Амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) — зависимость коэффициента усиления и фазового сдвига усилителя от частоты, построенная в полярной системе координат.
линейные искажения: оцениваются соответствующими коэффициентами линейных (частотных и фазовых) искажений;
Отклонения частотных характерастик от идеальных в рабочем диапазоне частот называются частотными искажениями. Мерой частотных искажений является нормированное (относительное) усиление на границах рабочего диапазона частот, которое определяется как отношение коэффициента усиления на границе рабочего диапазона Kн,Kв к коэффициенту усиления на средней рабочей частоте (K0)
нелинейные искажения: оцениваются разнообразными коэффициентами (коэффициент нелинейных искажений, коэффициент интермодуляции и т.п.).
Искажения, возникающие в усилителях вследствие нелинейности передаточных характеристик электронных приборов и характеристик намагничивания сердечников трансформаторов, называются нелинейными искажениями.
Усилитель на биполярном транзисторе по схеме с оэ и его основные параметры. Задание рабочей точки.
При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного (для гармонического сигнала фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°). Каскад усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, поэтому наиболее распространено.
Биполярные транзисторы управляются током. В схеме с ОЭ — током базы.
При положении рабочей точки в середине входных величин на проходной характеристике каскад с ОЭ имеет одно центральное устойчивое состояние, отклонения от центрального состояния и крайние состояния — неустойчивы, каскад при этом является усилителем гармонических сигналов.
При смещении рабочей точки в одно из двух крайних состояний на проходной характеристике каскад с ОЭ имеет два устойчивых крайних состояния и неустойчивое центральное состояние, каскад при этом является переключательным, работает в ключевом режиме, как реле (закрыт, открыт) и применяется как инвертор в логических элементах. Как и контактные группы реле, переключательные каскады могут быть нормально закрытыми (разомкнутыми) и нормально открытыми (замкнутыми), это определяется положением рабочей точки на проходной характеристике.