Коэффициент гармоник

где ; — действующие значения напряжения и тока гармонических составляющих сигнала соответственно; — мощности гармонических составляющих сигнала.

Для n-каскадного усилителя с последовательным включением каскадов суммарный коэффициент гармоник определяется по выражению:

где — коэффициенты гармоник соответствующих каскадов.

Амплитудная характеристика усилителя

Для оценки линейности усилителя используют амплитудную характеристику, представляющую зависимость напряжения на выходе усилителя от напряжения на входе.

Динамический диапазон

Под динамическим диапазоном входного сигнала усилителя D_вх  понимают отношение действующего значения максимального входного напряжения U_вх.мах. (при заданном уровне нелинейных искажений) к действующего значения минимального входного напряжения U_вх.мин (при заданном отношении сигнал/шум на входе):

D_вх = U_вх.мах. / U_вх.мин

или в логарифмически единицах

D_вх, дБ = 20lgD_вх.

4. Распределение искажений по каскадам

Для многокаскадного УГС результирующий коэффициент частотных искажений в области верхних частот определяется следующим образом:

где М_в — результирующий коэффициент частотных искажений в области ВЧ, измеряемый в децибелах (дБ);

— коэффициент частотных искажений i-го каскада, дБ;

n — число каскадов.

Из-за учета влияния входной цепи, образованной сопротивлением источника сигнала R_и, входным сопротивлением каскада R_вх и входной емкостью С_вх суммирование в выражении следует производить (n+1) раз.

Предварительно распределить искажения можно равномерно, при этом полагая

или распределить по каскадам, а остаток от результирующего коэффициента частотных искажений в области ВЧ оставить на входную цепь.

Результирующий коэффициент частотных искажений УГС в области НЧ определяется по следующему выражению в децибелах (дБ):

,

где M_нi = 1/Y_нi — искажения, приходящиеся на i-й элемент, дБ;

N — количество элементов (конденсаторов), вносящих искажения на НЧ.

Количество элементов, вносящих искажения на НЧ (обычно это блокировочные в цепях эмиттеров и разделительные межкаскадные конденсаторы)

Распределение искажений в области НЧ проводят на этапе расчета номиналов этих элементов на одном из конечных этапов расчета усилителя.

При равномерном распределении низкочастотных искажений, их доля (в децибелах) на каждый из N элементов определится из соотношения:

С целью выравнивания номиналов конденсаторов на разделительные конденсаторы можно перераспределить больше искажений, чем на блокировочные.

Для импульсных усилителей все указанные выше рекомендации по распределению частотных искажений для УГС остаются в силе и для УИС.

Искажения фронта импульса связаны с частотными искажениями в области ВЧ, а искажения вершины импульса — с частотными искажениями в области НЧ.

Время установления фронта импульса связано с постоянной времени усилителя в области ВЧ и, следовательно, с верхней граничной частотой АЧХ усилителя:

.

При заданном времени установления фронта можно определить постоянную времени в области верхних частот

,

где — время установления фронта, распределенное на каскад.

Качество УИС тем выше, чем меньше время установления фронта (длительность фронта) импульса. В связи с этим следует уменьшать постоянную времени в области верхних частот. Это достигается применением высокочастотных транзисторов с малой коллекторной емкостью транзистора , а также снижением эквивалентного сопротивления нагрузки .

Для многокаскадных УИС результирующее время установления фронта определяется как:

где — время установления для входной цепи; — время установления для i-го каскада, i=1,..., n; n — число каскадов усилителя.

Результирующая спад (неравномерность) вершины прямоугольного импульса равна сумме спадов, образующихся за счет разделительных и блокировочных цепей импульсного усилителя:

,

где — спад вершины импульса за счет i-й цепи; N — число цепей.

Для удобства расчета, зная количество цепей N, можно определить значение для i-й цепи, а затем — значение постоянной времени в области НЧ для i-й цепи .

При известных значениях каскада (либо ) и, зная значение можно определить значения емкостей разделительных и блокировочных (в цепях эмиттеров) конденсаторов.

В связи с возможным разбросом номиналов элементов и параметров транзисторов необходимо обеспечить запас по основным характеристикам усилителя в 1,2 раза.