Література [10-16]

4 Показники та характеристики аналогових електронних пристроїв

4.1 Коефіцієнти підсилення

Коефіцієнт підсилення – один з найважливіших показників анало­гових електронних пристроїв, який показує у скільки разів корисний ефект, при заданому навантаженні на виході пристрою, більше ефекту, зумовленого джерелом сигналу на його вході.

Корисний ефект на виході може визначатися напругою, струмом та потужністю. На підставі цього пристрій підсилювач характеризують коефіцієнтами підсилення напруги , струму та потужності

;	(4.1)
;	(4.2)
,	(4.3)

де ;;;;;.

Коефіцієнти підсилення напруги та струму становлять величини комплекснозначні, а потужності – дійсну.

Наявність у схемі підсилювача та його навантаженні реактивних елементів спричиняє додатковий фазовий зсув сигналів та,та– кути фазового зсуву відповідних векторів.

У багатокаскадних підсилювачах ці коефіцієнти визначаються з виразів

,	(4.4)
,	(4.5)

де ,, …,– коефіцієнти підсилення кожного окремого каскаду.

Для оцінки співвідношення двох величин однакової розмірності використовується логарифмічна одиниця децибел (дБ)

,	(4.6)
,	(4.7)
.	(4.8)

Вирази, що використовуються для зворотного перетворення, мають вигляд

,	(4.9)
.	(4.10)

У деяких випадках використовується також непер (Нп)

, .

(4.11)

Якщо використовуємо логарифмічні одиниці, бувають випадки, коли необхідно визначати коефіцієнт підсилення багатокаскадного під­силювача

,

(4.12)

де – коефіцієнт підсилення окремого каскаду;

–кількість каскадів.

4.2 Амплітудно-частотна характеристика. Коефіцієнти частотних спотворень

Сигнал, проходячи крізь пристрій аналогової обробки, перетво­рюється. Форма складного сигналу на виході лінійного перетворювача може відрізнятися від форми, сигналу на його вході у двох випадках: по-перше, якщо гармонічні складові вхідного сигналу підсилюються з різними коефіцієнтами, та, по-друге, якщо часові зсуви окремих гармо­нічних складових при цьому змінюються непропорційно їх частоті неза­лежно один від другого. Такі спотворення звуться лінійними.

Більш чітке уявлення про характер та значення лінійних спотво­рень дає роздільний аналіз амплітудно-частотної та фазочастотної характеристик (відповідно АЧХ та ФЧХ).

Амплітудно-частотна характеристика – це залежність модуля ко­ефіцієнта підсилення від частоти (рис. 4.1).

Граничними частотами тазвуться такі, на яких підсилен­ня зменшується до допустимого (чи заданого) значення величини (на­приклад, урази). Область частот віддоє смугою пропускання. Звичайно,, тому практично смуга пропускан­ня визначається граничною частотою, у межах смуги пропускан­ня підсилення відхиляється від на значення, що не перевищує допуск (наприклад, 3 дБ). Значення у смузі середніх частот визначає номінальний коефіцієнт підсилення.

Рисунок 4.1 – Амплітудно-частотна характеристика підсилювача

Зміна коефіцієнта підсилення в смузі верхніх та нижніх частот спричиняє частотні спотворення сигналу, які визначаються коефіцієн­том частотних спотворень

;	(4.13)
,	(4.14)

або в логарифмічних одиницях

.

(4.15)

Для випадку багатокаскадного пристрою

,	(4.16)
,	(4.17)

де – добуток;

–спотворення в окремому каскаді пристрою.

Смуга пропускання для одного підсилювача буде різною залежно від того, який рівень відліку, тобто частотних спотворень, передба­чається забезпечити в межах цієї смуги. Досить поширений метод визна­чення смуги є вибір однакових спотворень: 3 дБ (або ) на нижній та верхній межах смуги.