Частотная характеристика

В реальном усилителе сигналы разных частот усиливаются по-разному. Зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала называется частотной характеристикой. (рис. 12).

На графике - максимальный коэффициент усиления, -ширина полосы пропускания. Как видно из графика частотной характеристики, в пределах полосы пропускания коэффициент усиления почти не меняется. Уменьшение коэффициента усиления в пределах полосы, не превышающее 3 дБ (20-30%) ухо человека почти не замечает. Из-за неравномерного усиления составляющих сложного сигнала в полосе рабочих частот усилителя возникают частотные искажения. Действительно, усилитель с частотной характеристикой (рис. 12) сигналы с частотой ниже, чем и выше чем усиливает неодинаково по сравнению с сигналами какой- либо средней частоты .

Рис. 1. Частотная характеристика усилителя

Частотные искажения оцениваются коэффициентом частотных искажений М, который представляет собой отношение коэффициента усиления на средней частоте к коэффициенту усиления на определяемой частоте:

.

Коэффициент частотных искажений на верхней и нижней граничных частотах одинаков и равен:

.

Если усилитель состоит из нескольких каскадов и известны частотные искажения в каждом, то коэффициент частотных искажений всего усилителя определяется из формулы:

.

Чувствительностью усилителя называется тот минимальный сигнал, подаваемый на вход, при котором на выходе усилителя создается выходное номинальное напряжение (мощность).

Выходное номинальное напряжение (мощность) - это наибольшее выходное напряжение (мощность), при котором искажения не превышают значений, оговоренных в технической документации.

Амплитудная характеристика

Зависимость выходного напряжения усилителя от его входного при неизменной частоте сигнала называется амплитудной характеристикой (рис. 13).

На амплитудной характеристике имеется три участка. В нижней части она имеет изгиб, так как собственные шумы усилителя соизмеримы с амплитудой сигнала.

В средней части амплитудная характеристика линейна. Это рабочий участок (АВ), при работе на нем не будет искажений формы сигнала, будут минимальными линейные искажения.

Р ис. 2. Амплитудная характеристика усилителя

В верхней части амплитудная характеристика транзистора также имеет изгиб. Если амплитуда входного сигнала такова, что работа усилителя идет на изогнутых участках, то в выходном сигнале появляются нелинейные искажения. Чем больше нелинейность, тем сильнее искажается синусоидальное напряжение сигнала, т.е. на выходе усилителя появляются новые колебания (высшие гармоники), которых не было в сигнале. Степень нелинейных искажений оценивается величиной коэффициента нелинейных искажений:

,

где - сумма электрических мощностей, выделяемая на нагрузке второй, третьей и т.д. гармониками, появившимися в результате нелинейности амплитудной характеристики.

Для многокаскадного усилителя общая величина .

Для каскадов предварительно­го усилителя наиболее распрост­ранены, резистивные схемы (с реостатно-емкостной связью). В за­висимости от способа подачи входного сигнала и получения вы­ходного усилительные схемы по­лучили следующее названия: 1) с общим эмиттером — ОЭ (рис.3); 2) с общей базой ОБ (рис. 4); 3) с общим коллектором (эмиттерный повторитель) — ОК (рис.5).

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Наиболее распространенным является каскад ОЭ. Схема с ОБ в предварительных усилителях встречается редко. Эмиттерный повторитель обладает наибольшим из всех трех схем входным и наименьшим выходным сопротивлениями, поэтому его применяют в тех случаях, когда эта особенность позволяет согласовать те или иные звенья усилителя в целях улучшения качества усиления. В таблице 1 дается сопоставление различных схем включения транзисторов.

Таблица 1

Параметр	Схема включения
	с общей базой (ОБ)	с общим эмиттером (ОЭ)	с общим коллектором (ОК)
Коэффициент усиления по напряжению	30-400	30-1000	1
Коэффициент усиления по току	1	10-200	10-200
Коэффициент усиления по мощности	30-400	3000-30000	10-200
Входное сопротивление	50-100	200-2000 Ом	10-500 кОм
Выходное сопротивление	0,1-0,5 мОм	30-70 кОм	50-100 Ом