Для многокаскадного усилителя имеем

(12)

Обычно коэффициент частотных искажений определяют на граничных частотах fн.гр. и fв.гр. условной полосы пропускания усилителя, представляющей собой диапазон частот Δf=fв.гр. – fн.гр., в пределах которого частотные искажения не превышают допустимого значения для усилителя данного назначения. Следовательно

Mн = Ко/ К_Н Мв = Ко/ К_В (13)

К_Н – коэффициент усиления на нижней граничной частоте при снижении K_u на 3дБ (определяется на интервале K₀ до fн.гр.)

К_В– коэффициент усиления на верхней граничной частоте при снижении K_u на 3дБ (определяется на интервале K₀ до fв.гр.)

Обычно допустимые величины коэффициентов частотных искажений на превышают 3дБ. Отметим, что Δf называют полосой пропускания усилителя.

В идеальном случае, при котором усилитель не вносит частотных искажений (М=1), частотная характеристика должна представлять собой прямую (пунктирная линия на рис. 2.2, а) параллельную оси частот.

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) (рис. 2.2, б) отражает зависимость угла сдвига фазы между входным и выходным напряжением. Поскольку на практике напряжения и токи на выходе и входе усилителя носят комплексный характер, то применительно к входному и выходному напряжениям можно записать:

Uвх = Uвх*e^jφ_вx Uвых = Uвых*e^jφ_вых

Тогда коэффициент усиления Кu записыается в виде

К_u=U_вых/U_вх=(U_вых/U_вх)*е^{j( вых-вх)}=К_ue^j

где Ku - модуль коэффициента усиления

φ - фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями.

Положительные значения угла соответствуют опережению выходным напряжением входного, а отрицательные – отставанию. Здесь следует оговорить, что под фазовым углом сдвига понимают такой, который обусловлен реактивными элементами (индуктивностями, емкостями) усилителя, а вносимый активными элементами поворот фазы на 180^о не принимают во внимание.

По фазовой характеристике оценивают фазовые искажения, вносимые усилителем, которые заключаются в нарушении фазовых соотношений между отдельными гармоническими составляющими сплошного сигнала и изменяют его форму на выходе усилителя. Если фазовый угол φ пропорционален частоте, то это означает, что любая гармоника сложного сигнала получает одинаковый временной сдвиг τ. Фазовая характеристика φ=-2πfτ, показанная на рис. 2.2, б пунктирной линией, является идеальной. При этом сигнал при прохождении через усилитель сдвигается во времени, однако его форма на входе и выходе усилителя неизменна. Нелинейный характер фазовой характеристики указывает на различные временные сдвиги для отдельных гармоник сигнала сложной формы. Поэтому фазовые искажения, оцениваемые обычно как и амплитудные на нижней fн.гр. и верхней fв.гр. граничных частотах полосы пропускания, определяют не абсолютным значением угла φ, а разностью ординат фазовой характеристики и касательных к ней (штрих-пунктирные линии на рис. 2.2, б). Очевидно, что ф_н = φ_н и ф_в < φ_в.

Из сравнения АЧХ и ФЧХ видно, что наличие фазовых искажений вызывает частотные искажения. Так как оба вида искажений, вносимых усилителем, обусловлены линейными элементами, их называют линейными искажениями.

Помимо рассмотренных параметров и характеристик часто необходимо знать коэффициент полезного действия усилителя (КПД), коэффициент шума, стабильность, устойчивость работы, чувствительность к внешним помехам

и т. д.

Следует отметить, что КПД является важным параметром для выходного каскада. Для предварительных усилителей КПД часто не учитывается при оценке их параметров.