Характеристики электронных усилителей

Основные характеристики усилителей:

1. Амплитудная - зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного (рис. 9.11): U_вых =f (U_вх).

Рис. 9.11. Амплитудная характеристика

Амплитудную характеристику строят при синусоидальном сигнале на входе усилителя для средней частоты пропускания. Идеальная амплитудная харак­теристика представляет собой прямую линию, начинаю­щуюся в точке начала координат. Реальная амплитудная характеристика существенно отличается от теоретической характерным загибом при малом и большом сигналах. При малом сигнале изменение формы характеристики связано с неизбежным наличием внутренних шумов компонентов усилительного тракта, при среднем сигнале амплитудная характеристика практически линейна, при­чем угол ее наклона связан с коэффициентом усиления, при большом сигнале загиб характеристики связан с падением коэффициента усиления компонентов в связи с их нелинейностью. Загиб характеристики при очень большом сигнале обусловлен конечным напряжением источника питания.

Амплитудно-частотная характеристика (ачх)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость амплитуды выходного сигнала от часто­ты при постоянной амплитуде входного сигнала, т. е. U_вх = f (F) при заданном входном напряжении U_вх.

Часто АЧХ представляют в виде зависимости К_u = f (F) при фиксированном входном напряжении U_вх (рис. 9.12).

Рис. 9.12. АЧХ

Человек воспринимает звуковые колебания с частотами от 20 Гц до 20 кГц.

Зависимость коэффициента усиления от частоты характеризуется коэффициентом частотных искажений (рис. 9.13), показывающим отношение коэффициента уси­ления прибора в номинальном, или среднем, диапазоне частот к коэффициенту усиления на интересующей нас частоте.

Рис. 9.13. Частотные искажения

Коэффициент частотных искажений для низких час­тот определяется соотношением

M_нч = K_ср/K_н,

где К_ср - коэффициент усиления для средних частот;

К_н - коэффициент передачи для низкой частоты.

Коэффициент частотных искажений для высоких частот можно вычислить по формуле

M_вч = K_ср/K_вч

где К_вч - коэффициент усиления высокой частоты.

В радиотехнике часто применяют нормированные АЧХ. Такая нормированная характеристика представля­ет собой зависимость: К_u/К_umax = f (F) при фиксированном входном напряжении U_вх, показанную на рис. 9.14.

Рис. 9.14. Нормированная АЧХ

Фазовая характеристика

Фазовая характеристика - это зависимость раз­ности фаз между входными и выходными сигналами от частоты φ = f (F) (рис. 9.15).

Рис. 9.15. Фазовая характеристика

Разность фаз возникает из-за наличия в каскадах реактивных компонентов. Если сигнал на выходе будет находиться в той же фазе, что и входной сигнал во всем диапазоне частот, в этом случае нет фазового сдвига. Человеческое ухо не чувствительно к фазовым искажени­ям при монофоническом звучании, поэтому во время про­верки таких усилителей фазовые искажения допустимо не измерять, но если источник сигнала стереофонический, квадрафонический или иной с несколькими каналами, а усилители сигнала разные, требуется проверить сдвиги фаз между сигналами, приложенными к нагрузкам уси­лителей. Акустические колонки нужно верно фазировать, т. е. если на обе колонки подать одновременно сигнал одной полярности, диффузоры динамических головок в колонках должны сдвинуться в одну сторону. Фазовую характеристику обязательно нужно снимать при испытаниях трактов изображений телевизионных приемников и в импульсных устройствах.

Питание цепи базы транзистора по схеме с фиксированным током базы

В практических транзисторных схемах включения с общими эмиттером и коллектором, цепь базы питается от коллектор­ного напряжения Е_к при помощи дополнительных эле­ментов схемы. Наиболее простой является схема питания цепи базы с фиксированным током (рис. 9.16).

Рис. 9.16. Схема с фиксированным током базы

На схеме базовая цепь представляет собой делитель напряжения (рис. 9.17), состоящий из резистора R_б и со­противления эмиттерного перехода r_э транзистора VT₁.

Рис. 9.17. Делитель напряжения базы

Ток базы I_б, соответствующий выбранному положе­нию рабочей точки, будет протекать через эмиттерный переход, создавая на нем падение напряжения U_бэ, ко­торое и является исполнителем функции источника Е_б. Из второго закона Кирхгофа получаем формулу, согласно которой находим напряжение источника питания кол­лектора транзистора:

Е_к = U_Rб + U_бэ.

Это напряжение питания можно найти и по другой формуле:

Е_к = R_б I_б.

Сопротивление резистора R_б, соединенного с базой транзистора, можно вычислить по формуле:

R_б = (Е_к – U_бэ)/I_б,

где I_б - соответствует току базы в рабочей точке.

Так как напряжение источника питания транзистор­ного каскада Е_к намного больше напряжения база-эмит­тер транзистора U_бэ, справедливо упростить предыдущую формулу и записать ее так:

R_б ≈ Е_к /I_б.

Недостаток данного каскада по схеме с фиксирован­ным током базы транзистора заключается в том, что он не может работать в широком диапазоне температур, так как сопротивление эмиттерного перехода r_э очень сильно зависит от температуры. Несколько лучше в этом плане работает каскад по схеме с фиксированным напряжением базы, которую рассмотрим далее.