153Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

лители и импульсные усилители, могут усиливать сигналы с частотой, лежащей в диапазоне примерно от 50 Гц до 6 МГц. Избирательные усилители необходимы для увеличения амплитуды сигналов при сохранении их формы (если это нужно) лишь в определѐнной узкой полосе частот. Для этого в такие устройства вводят избирательные цепи, такие как системы резонансных контуров, пьезоэлектрические или электромеханические фильтры и пр. Избирательные усилители используют в большинстве радиоприѐмников и телевизоров.

11.2. Основные параметры и характеристики усилителей

11.2.1. Основные параметры усилителей

К важнейшим параметрам усилителей относят коэффициент усиления, полосу пропускания, входное и выходное сопротивления, выходную мощность, коэффициент нелинейных искажений, КПД, уровень собственных шумов и другое.

Коэффициентом усиления по напряжению называют отношение амплитуды переменного выходного напряжения к амплитуде переменного входного напряжения усиливаемого сигнала: KU = Uвых / Uвх. Коэффициентом усиления по току именуют отношение силы тока нагрузки к входному току: KI = Iвых / Iвх. А коэффициентом усиления по мощности называют отношение мощности, отдаваемой в нагрузку, к вызвавшей еѐ мощности входного сигнала: KP = Pвых / Pвх. Если тракт усилителя многокаскадный, то суммарный коэффициент усиления всего тракта составляет произведение коэффициентов усиления его отдельных каскадов.

154Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

Если при фиксированной амплитуде входного сигнала изменять частоту сигнала, подаваемого на вход УНЧ, то можно заметить, что на определѐнных очень высоких и очень низких частотах коэффициенты усиления аппарата по напряжению понижаются. А в диапазоне между этими частотами коэффициент усиления практически неизменен. Полоса пропускания усилителя – это такой диапазон усиливаемых частот, в котором выходное напряжение, которое подводят к нагрузке, падает менее чем на 0,707 от наибольшего значения.

Для нормальной работы усилителя его входное сопротивление должно быть много выше выходного сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление усилителя должно быть много меньше, чем сопротивление нагрузки. Если имеет место прямо противоположное – входное сопротивление меньше, чем выходное сопротивление источника сигнала, или выходное сопротивление усилителя меньше сопротивления нагрузки, то их необходимо согласовать. Согласование – это осуществление операций, направленных на обеспечение возможности передачи наибольшей энергии от еѐ источника к потребителю с минимумом потерь и искажений. Типовой приѐм согласования входа транзисторного усилителя с низким сопротивлением и выхода источника сигнала с высоким сопротивлением состоит в установке между ними транзисторного каскада на биполярном или полевом транзисторах, которые включены по схемам с общим коллектором или общим стоком. Известно, что такие каскады обладают высоким входным и низким выходным сопротивлениями.

Номинальная выходная мощность усилителя – это наибольшая мощность, которую он может отдать с нагрузку без превышения заданного значения коэффициента нелинейных искажений. Выход-

ную мощность обычно находят согласно выражению: Pном = Uвых2 / Rн,

где Rн – сопротивление нагрузки, Ом;

а Uвых – напряжение на выходе усилителя, В.

155Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

Нелинейные искажения – это искажения, в результате которых на выходе возникают новые гармоники, которые отсутствовали в исходном сигнале. Количественно эти искажения представляют в виде выраженного в процентах коэффициента гармоник, или коэффициента нелинейных искажений, который находят по следующей

формуле:

Kни = 100% · √(U22 + U32 + U42 + … + Un2) / U1,

где U1 – амплитуда напряжения первой гармоники, В; U2 – амплитуда напряжения второй гармоники, В;

U3 – амплитуда напряжения третьей гармоники, В; U4 – амплитуда напряжения четвѐртой гармоники, В; Un – амплитуда напряжения n-ной гармоники, В.

КПД усилителя, выражаемый в процентах, допустимо вычислить согласно выражению:

η = (Pвых / Pп) · 100, %,

где Pвых – выходная мощность усилителя, Вт;

а Pп – мощность, которую потребляет усилитель от источника питания, Вт.

Возникающие в выходном сигнале усилителя шумы выделяют в три группы:

шумы компонентов, усиливающих сигнал,

тепловые шумы, связанные с повышением температуры резисторов, стабилитронов и других деталей, шумы, обусловленные пульсациями в питающем напряжении.

11.2.2.Важнейшие характеристики усилителей

Косновным характеристикам усилителей причисляют амплитудную, амплитудно-частотную (АЧХ) и фазовую характеристики.

Амплитудной характеристикой называют зависимость амплитуды переменного напряжения, снятого с выхода устройства, от амплитуды напряжения, поданного на его вход. Вместо амплитудных

156Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

напряжений можно оперировать среднеквадратическими напряжениями. Амплитудная характеристика усилителя показана на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Амплитудная характеристика Зная амплитудную характеристику, можно найти динамический

диапазон усилителя. Он равен двадцати логарифмам отношения максимального входного напряжения к минимальному входному напряжению, при условии, что эти напряжения соответствуют линейному участку амплитудной характеристики:

D = 20 lg (Uвх.макс / Uвх.мин), (дБ).

Амплитудно-частотной характеристикой, которую получают при фиксированном входном напряжении, именуют зависимость напряжения, снимаемого с выхода аппарата, от частоты сигнала, что отражено на рис. 11.2.