|
|
1.4.8. Амплитудная характеристика |
|
|||||
Амплитудной |
характеристикой |
U2 |
|
|||||
называется |
зависимость |
амплитуды |
U2max |
|
||||
первой гармоники выходного напряже- |
|
|
|
|
||||
ния от амплитуды входного гармониче- |
|
|
∆U2 |
|
||||
ского напряжения (рис. 1.14). |
амплитуд |
|
|
|
||||
|
|
|
||||||
На |
практике |
вместо |
|
∆U1 |
|
|
||
удобнее пользоваться действующими |
U2min |
|
U1 |
|||||
|
|
|||||||
значениями входного и выходного на- |
U1min |
U1max |
||||||
пряжений. Как видно из рис. 1.14, ли- |
||||||||
|
Рис. 1.14 |
|
||||||
нейная часть амплитудной характери- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||
стики ограничена величиной напряже- |
|
|
|
|
||||
ний Umin и Umax. Напряжение Umin соот-
ветствует уровню собственных шумов усилителя. Напряжение Umax определяется допустимым уровнем нелинейности активных элементов, используемых в усилителе. Наклоном линейной части характеристики определяется коэффициентусиления усилителя
К0 = ∆U2 .
∆U1
С амплитудной характеристикой неразрывно связано понятие динамического диапазона усилителя D, под которым понимают отношение максимального напряжения U1max на входе усилителя к минимальному U1min:
DУ = |
U1max |
. |
(1.44) |
|
|||
|
U1min |
|
|
Выражение динамического диапазона в логарифмическом масштабе имеет вид
DУДБ = 20lg DУ = 20lg |
U1max |
. |
(1.44а) |
|
|||
|
U1min |
|
|
Понятие динамического диапазона применимо не только к усилителю, но и к самому сигналу:
35
DCДБ |
= 20lg |
Uc max |
. |
(1.44б) |
|
||||
|
|
Uc min |
|
|
Для усиления сигналов без искажений динамический диапазон усилителя должен быть больше или хотя бы равен динамическому диапазону сигнала:
DУ ≥DC .
1.4.9. Нелинейные искажения
Нелинейные искажения проявляются на выходе усилителя в виде изменения формы усиливаемого сигнала. Возникают нелинейные искажения из-за нелинейности вольт-амперных характеристик усилительных элементов. Кроме усилительных элементов источниками нелинейных искажений могут являться трансформаторы или катушки индуктивности с магнитными сердечниками. Величина нелинейных искажений зависит от уровня сигнала, приложенного к нелинейному элементу. Так, например, транзистор в усилительном каскаде при малых уровнях входного сигнала может рассматриваться как линейный. Однако с увеличением амплитуды входного гармонического сигнала зависимость коллекторного тока от напряжения на базе приобретает экспоненциальный характер и форма коллекторного тока начинает все больше отличаться от гармонической. При этом в спектре коллекторного тока появляются составляющие с частотой, кратной частоте входного сигнала, называемые гармониками основного сигнала. Количество гармоник и их амплитуда возрастают по мере увеличения амплитуды сигнала на входе транзистора.
Количественно уровень нелинейных искажений усилителей гармонических сигналов оценивается с помощью коэффициента гармоник или коэффициента нелинейных искажений kГ, который определяется как отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитуд напряжения или тока всех высших гармоник выходного сигнала к амплитуде напряжения или тока основной частоты:
U2,2f2 |
+ U2,3f2 + ... + U2,2 |
nf |
, |
(1.45) |
kГ = |
U2,f |
|
||
|
|
|
|
где U2,2f , U2,3f , U2,nf – напряжения второй, третьей, n-й гармоник на выходе уси-
36