Выходные и входные данные.
Свойства усилителя характеризуются его показателями, основными из которых являются: выходные и входные данные; коэффициент усиления и коэффициент полезного действия; частотная, фазовая и переходная характеристики; амплитудная характеристика, динамический диапазон и уровень собственных помех; нелинейные искажения.
К выходным данным относятся: номинальное (заданное техническими требованиями) выходное напряжениеUвых или выходная мощностьР2,отдаваемые усилителем при работе на заданную нагрузку, а также выходное сопротивление усилителяZвых, характеризующее изменение напряжения сигнала на выходе при изменении сопротивления нагрузки. Нагрузкой усилителя обычно является сопротивлениеR2,которое в рабочей полосе частот можно считать активным, или емкостьС2. Если нагрузкой служит активное сопротивлениеR2, то выходное напряжение, ток и мощность связаны соотношениями
Uвых =Iвых R2 ;P2 =Iвых Uвых =R2 =.
К входным данным относятся: номинальное входное напряжениеUвх или входной токIвх, при которых усилитель отдает заданное техническими требованиями выходное напряжение или мощность в нагрузку, и входное сопротивление усилителяZвx. Нередко в рабочей полосе частот входное сопротивление усилителя можно считать активным и равнымRвх; в этом случае входное напряжение, ток и входная мощностьРвх связаны соотношениями:
Uвх = Iвх Rвх ;Pвх = Iвх Uвх =.
К входным данным также можно отнести э. д. с. источника входного сигнала Uи и его внутреннее сопротивлениеZн.
Коэффициент усиления и коэффициент полезного действия.
Коэффициент усиления– один из важнейших показателей усилителя. Он показывает, во сколько раз полезный эффект в заданной нагрузке на выходе усилителя больше эффекта, создаваемого источником сигналов на его входе. Полезный эффект на выходе выходе может определяться напряжением, током и мощностью.
Коэффициентом усиления напряжения или простокоэффициентом, усиления усилителяК называют отношение установившегося значения напряжения сигнала на выходе усилителя Uвых к напряжению сигнала на его входеUвх
K = (2-1)
Коэффициент усиления, вычисленный по формуле (2-1) представляет собой отвлеченное число. Hа практике коэффициент усиления нередко выражают в логарифмических единицах - децибелах, для чего используют выражение
К(дб) =20 lg=20 lg K. (2-2)
Обратный переход от К(дб) к К осуществляется при помощи формулы
К= (2-3)
Так, например, если выходное напряжение усилителя равно 80 в, а его выходное напряжение составляет 0,05в, то его коэффициент усиления в относительных единицах равен 80:0,05=1600, а коэффициент усиления в децибелах будет:
К(дб) = 20 lg 1600 = 20∙3,2 = 64дб.
Если, наоборот, известно, что коэффициент усиления в децибелах составляет 38 дб, то усилитель дает усиление напряжения сигнала в
К==101,9=80 раз.
Существуют и другие логарифмические единицы, в которых может быть выражен коэффициент усиления - неперы. Перевод коэффициента усиления напряжения в неперы и обратно осуществляют по формулам
;,
где ln — знак натурального логарифма и e — основание натуральных логарифмов. Для перевода коэффициента усиления из децибел в неперы число децибел достаточно разделить на 8,68, а при обратном переводе — помножить на эту величину.
Из-за присутствия в усилителе и его нагрузке реактивных сопротивлений фаза выходного напряжения не совпадает с фазой входного. Поэтому, строго говоря, коэффициент усиления усилителя всегда представляет собой комплексную величину K=a+jb, модуль которой
К = определяет величину усиления, а аргумент = arctgb/a — угол сдвига фазы между выходным и входным напряжениями
Коэффициент усиления тока КT, представляет собой отношение выходного тока усилителяIвых к его входному токуIвх. Коэффициент усиления мощностиКм, равен отношению выходной мощности усилителяР2 к его входной мощности Рвх. Коэффициенты усиления тока и мощности также могут быть выражены в логарифмических единицах.
Коэффициент полезного действия (к.п.д.) усилителя представляет собой отношение мощности сигнала Р2, отдаваемой усилителем в нагрузку, к суммарной мощности, потребляемой им от источников питанияРпит: =.
Для усилителей большой мощности к. п. д. является одним из важнейших показателей. 2