77.Частотная характеристика усилителя. Частотные искажения. Полоса пропускания усилителя. Предупреждение частотных искажений.

Использование линейного участка характеристики еще не является гарантией неискаженного усиления электрического сигнала.

Если усиливаемый сигнал несинусоидальный, то он может быть разложен на отдельные гармонические составляющие, каждой из которых соответствует своя частота. Так как в усилителях используются конденсаторы и катушки индуктивности, а их сопротивление зависит от частоты, то коэффициент усиления для разных гармонических составляющих может оказаться разным. Отметим, что индуктивные свойства резисторов и емкостные свойства проводников, сколь бы малы они не были, при увеличении частоты тоже могут оказать существенное влияние на коэффициент усиления.Таким образом, существенна зависимость k = f( ) или k = f(v), которая получила название частотной характеристики усилителя. Для того чтобы ангармонический сигнал был усилен без искажения (даже при использовании линейной части амплитудной характеристики), необходима независимость коэффициента усиления от частоты. Частотная характеристика должна иметь вид k = const. На практике это не реализуется и приводит к искажениям, получившим название линейных или частотных.

Рис.3. Линейные искажения.

Частотную характеристику усилителя обычно изображают графически (рис.4). Из рисунка видно, что в пределах коэффициент усиления примерно постоянен. В радиотехнике принято считать, что уменьшение его до 0,7 k_max (или k_max / ) практически не искажает сигнала. Диапазон частот называют полосой пропускания усилителя.Частотная характеристика имеет большое значение при выборе усилителя для записи биопотенциалов, имеющих характер сложного колебания с различными пределами частот в их гармоническом спектре. Поэтому не всегда усилитель, предназначенный для записи одних биопотенциалов, может быть использован для записи других.

79. Повторители. Назначение и типы повторителей.

Усилители со стопроцентной отрицательной обратной связью получили название повторителей. Их используют как промежуточные усилители (предусилители) и располагают между биологической системой и основным усилителем для согласования сопротивлений. Большое входное сопротивление повторителей согласуется с большим сопротивлением измеряемого объекта. Малое выходное сопротивление повторителя согласуется с малым входным сопротивлением последующего основного усилителя.Существует три типа повторителей: истоковый – на полевом транзисторе; эмиттерный – на биполярном транзисторе; катодный – на электронной лампе.Дифференциальный усилитель.

Для усиления биопотенциалов нужны усилители, полоса пропускания которых имеет нижнюю границу = 0. Усилители такого вида получили название усилителей постоянного тока независимо от того, усиливают они силу тока или напряжение Анализируя возможности использования транзисторов в усилительных схемах, можно думать, что усиление медленно изменяющихся сигналов и сигналов постоянного тока не отличается от усиления переменного сигнала. В самом деле, объяснение физических основ работы транзисторов как усилителей возможно было дать и для постоянного тока. Однако при наличии отрицательной обратной связи такие схемы, как изображенная на рис.6, имели бы невысокий коэффициент усиления, и использовать один каскад было бы затруднительно. Приходится использовать ряд каскадов, а это вносит особые сложности при усилении медленно изменяющихся сигналов. Причина в том, что в усилителе постоянного тока каскады должны быть соединены без использования реактивных элементов (конденсаторы, трансформаторы), которые не выполняют своих функций на постоянном токе. Соединение должно быть осуществлено проводниками – гальваническая связь. Однако при такой связи медленные, случайные изменения напряжения или силы тока на выходе каскада (дрейф) будут усиливаться последующими каскадами, что приведет к искажению информации.Причиной дрейфа может быть старение элементов усилителя, влияние температуры, нестабильность напряжения источников питания и др. Таким образом, при прямом усилении необходимо стремиться уменьшить дрейф в каждом каскаде и прежде всего во входном.