5.Основные характеристики усилителя

Основными характеристиками усилителя являются:

1. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). АЧХ показывает зависимость модуля коэффициента усиления по напряжению от частоты входного сигнала К = К().

2. Фазо-частотная характеристика (ФЧХ). ФЧХ представляет зависимость фазового сдвига между выходным и входным напряжениями (или токами) от частоты при усилении сигнала =().

3. Амплитудная характеристика усилителя (АХ). АХ называют зависимость амплитуды (или действующего значения) выходного напряжения от амплитуды (или действующего значения) входного гармонического напряжения постоянной частоты

U_ВЫХ= f (U_ВХ).

Известно, что условия неискаженной передачи сигнала, предъявляемые к усилителю следующие: постоянство коэффициента усиления К во всем диапазоне частот и постоянство времени задержки t_З(t_З=/) гармонических сигналов любых частот или линейная зависимостьот(илиот). Вид АЧХ и ФЧХ для идеализированного усилителя, который не искажает усиливаемые сигналы показан на рис.6.

Идеализированные ачх и фчх усилителя

K

K=K()

0 

  = ()

Рис.6.

Однако коэффициент усиления реального усилителя К— величина комплексная:К= К exp (j), где К — модуль коэффициента усиления, а— разность фаз между выходным и входным напряжениями усилителя. В реальном усилителе и К, изависят от частоты усиливаемого сигнала нелинейно. Это означает, что напряжения, изменяющиеся по гармоническому закону с различными частотами, усиливаются по-разному - имеют различные значения К. Кроме того, для каждого напряжения усилителем вносится свой временной сдвиг, сложным образом зависящий от частоты. Следовательно, в усилителе возникают амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, которые вместе называют линейными искажениями.

Для апериодического усилителя, т.е. для усилителя имеющего в качестве нагрузки активное сопротивление, модуль коэффициента усиления К постоянен в широкой области частот. Но из-за наличия во входной и выходной цепях усилителя реактивных элементов (таких как конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы) модуль коэффициента усиления резко уменьшается в области нижних и верхних частот (рис.7).

Область частот, в которой модуль коэффициента усиления уменьшается не более чем на 30 % относительно максимального значения К ( К = К_MAX/̅2 = 0.7 К_МАХ), т.е. область частот, где мощность сигнала уменьшается не более, чем в два раза ( Р = Р_МАХ/2), называется полосой пропускания усилителя. Полоса пропускания ( П ) ограничена нижней_Нгри верхней_Вгрграничными частотами. Полоса пропускания – область частот, в которой усилитель усиливает сигналы без искажений, а точнее - при незначительных искажениях формы сигнала.