2.4. Амплитудно-частотная характеристика.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя есть зависи­мость модуля коэффициента усиления от частоты , которая по­казывает неравномерность усиления различных составляющих. В лите­ратуре эту характеристику для краткости называют частотной харак­теристикой.

Более наглядное представление дает графическое изображение (рис.2.4) частотной характеристики , которая строится в по­лулогарифмическом масштабе. Идеальной характеристикой является прямая, параллельная горизонтальной оси (штриховая линия на рис. 2.4).

Рис.2.4. Амплитудно-частотная характеристика.

На практике из-за влияния реактивных элементов имеет место спад частотной характеристики в области низких и высоких частот.

По частотной характеристике определяют следующие количествен­ные показатели усилителей:

- верхняя f_в и нижняя f_н граничные частоты, на которых коэффициент усиления К_в=К_н=0,707К₀=К₀/, или частоты, на которых указаны другие допустимые частотные искажения;

- полоса пропускания усилителя или диапазон усиливаемых час­тот

П = f_в- f_н  f_в ; (2.13)

- частотные искажения, вызываемые неодинаковым усилением различных частот. Эти искажения оцениваются коэффициентами час­тотных искажений на нижних и верхних частотах М_н и М_в, определяемых из следующих выражений:

М_н = К₀ / К_н, М_в = К₀ / К_в. (2.14)

Коэффициенты М_н и М_в обычно задаются в децибелах:

М_ндБ = 20 lgМ_н; М_вдБ = 20 lgM_в. (2.15)

Для высокочастотных стереофонических музыкальных центров коэффициент частотных искажений не превышает 1,2 дБ.

2.5.Фазовая характеристика.

Фазовой характеристикой называют зависимость угла сдвига фа­зы между выходным и входным напряжениями от частоты. При графическом построении обычно используют линейный масштаб и рас­сматривают отдельно на низких и высоких частотах, рис. 2.5.

Рис.2.5. Фазовая характеристика усилителя:

а – в области нижних частот; б - в области высоких частот

Фазо­вая характеристика позволяет оценить фазовые искажения Ф сигнала. Не всякий фазовый сдвиг создает искажения сигнала. Если фа­зовый сдвиг пропорционален частоте усиливаемого сигнала , то усилитель не имеет искажений формы усиливаемых сигналов, т. е. Ф=0. Следовательно, идеальной фазовой характеристикой усилите­ля является прямая, проходящая через начало координат под любым углом к горизонтальной оси. Поэтому фазовые искажения оценивают­ся не , а разностью ординат Ф фазовой характеристики и касате­льной к ней, проведенной через начало координат. На низких часто­тах эта прямая совпадает с горизонтальной осью и поэтому любой фазовый сдвиг создает фазовые искажения Ф_н =.

2.6. Амплитудная характеристика.

Амплитудная характеристика усилителя представляет собой за­висимость установившегося значения выходного напряжения от вход­ного. График амплитудной характеристики строится в линейном мас­штабе, рис.2.6.

Рис.2.6. Амплитудная характеристика.

Угол наклона амплитудной характеристики зависит от коэффициента усиления и определяется =arctgК. В рабочей области входных напряжений она обычно прямолинейна. При больших значениях амплитудная характеристика искривляется из-за пе­регрузки усилительного элемента, при малых значениях она от­клоняется вследствие наличия собственных помех усилителя. Обычно сигнал, поступающий на усилитель, не остается неизменным, а ме­няется от U_сmin до U_сmax.

Отношение U_сmax/U_сmin=Д_с называется динамическим диапа­зоном сигнала, который часто задается в децибелах

Д_сдБ=20lgU_сmax/U_сmin (2.16)

Из амплитудной характеристики видно, что усилитель может усиливать сигнал при U_с > U_вхmin и U_с < U_вxmax.

Отношение U_вхmax/U_вхmin=Д_у есть динамический диапазон усилителя. Для безыскаженного усиления должно быть удовлетворено следующее соотношение Д_у>Д_с. Собственные помехи U_n состоят из нескольких составляющих: наводки, фон и внутренние шумы.

Наводками называют посторонние шумы напряжения, наводимые на цепи усилителя соседними приборами. Устранение наводок достигает­ся экранированием.

Фоном называют напряжение в выходной цепи усилителя с часто­той, кратной частоте сети переменного тока, питающей усилитель. Для устранения фона необходимо улучшить сглаживание напряжения источника питания с помощью стабилизаторов напряжения. Внутренние шумы рассмотрены в последней лекции.