4. Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это графическое изображение зависимости коэффициента K усиления от частоты f. По вертикальной оси откладывается коэффициент усиления в линейном или логарифмическом масштабе, или выходное напряжение, соответствующее неизменному входному, по горизонтальной оси откладывается частота (или угловая частота ω = 2πf),в линейном или логарифмическом масштабе. Логарифмический масштаб на оси частот применяют вследствие широкого диапазона рабочих частот. Диапазоном рабочих частот называют полосу частот от нижней fн до верхней fв, в пределах которой абсолютная величина (модуль) коэффициента усиления, иногда и его фаза не должны выходить за пределы заданных допусков. Коэффициент усиления - это отношение сигнала на выходе (т. е. напряжение, ток, мощность и пр.) к сигналу на входе. АЧХ является графическим изображением того самого отношения. По виду АЧХ можно определить очень многое: диапазон рабочих частот, коэффициент усиления, нижнюю граничную частоту, верхнюю граничную частоту и многое другое.
Рисунок 3- График АЧХ, где f- частота (Гц) , K- коэффициент усиления
Вот такой вид имеет график реального усилителя. Загиб вниз кривой называется спадом частот, загиб вверх - подъемом. В действительности речь идет о подъеме и спаде уровня сигналов на соответствующих частотах. 0,707 К0 - это относительный коэффициент усиления по уровню 0,707 или единица на корень из двух.
Относительный коэффициент усиления определяется, как отношение коэффициентов усиления на всех частотах к коэффициенту усиления на средней частоте. Для звукотехники принято значение средней частоты, равное
1 кГц.На частоте 1 кГц должно быть максимальное усиление, поэтому на других частотах должен быть небольшой спад, хотя в идеале значения коэффициентов усиления на всех частотах должны быть одинаковыми. Таким образом, относительный коэффициент усиления будет равен одному. Например: усилитель с коэффициентом усиления на частоте 100 Гц, равным 4,8, 500 Гц - 4,9, 1 кГц - 5, 2 кГц - 4,9, 5 кГц - 4,8. На частоте 1 кГц относительный коэффициент усиления составит 1 (5/5=1), 500 Гц - 0,98, 100 Гц - 0,96 и т. п. Образуется тот самый график с подъемом и спадом. За один принимается максимальный коэффициент усиления, а на уровне 0,707 определяются граничные частоты или полоса пропускания - промежуток между нижней и верхней рабочими частотами на уровне 0,707 относительного коэффициента усиления.
Рисунок 4- График ФЧХ, где: φ- угол сдвига фазы(рад), f- частота (Гц).
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) - это зависимость угла сдвига фазы φ между выходным и входным напряжениями от частоты. Ухо человека не реагирует на изменения фазы гармонических сигналов, поэтому ФЧХ редко используется для описания электроакустических устройств. Искажения фазы могут привести к искажению формы звуковых колебаний, более сложных, нежели гармонический сигнал. На рисунке показана ФЧХ усилителя.