22. Характеристики и параметры усилителей.

АЧХ(амплитудно-частотная характеристика) идеального и реального усил-ля:

Полоса рабочих частот усил-ля ограничена верхней и нижней частотами f_в и f_н. Эти частоты опр-ся по АЧХ, когда R_U снижается в √2 раз по отношению к К_uo на средней частоте f_о, т.е. при К_u/К_uo=0,707. Для усил-ей хар-ым явл наличие лин-ых искажений, обусловленных зав-тью коэф-ов усил-ля от частоты и не связанных с амплитудой сигнала и нелинейностью ВАХ. Мерой лин-ых или частотных искажений, вносимых усил-ем на граничных частотах, служит коэф-т част-го искажения М равный отношению К_uн и К_uв: М_н=К_Uo/K_Uв; М_в=К_Uo/К_Uв. Обычно допустимые величины М_н и М_в не превышают √2, что по лога- рифмической шкале составляет 3 дБ. Важными парам-ми усил-лей явл-ся коэф-т усиления по напряж-ю, току, мощности. Коэф-т усил-я по напряж-ю опр-ся как отно- шение приращения вых-го напряж-я к приращ-му вх-му напряж-ю. К_u=dU_вых/dU_вх; К_u= =U_вых/U_вх для лин ус где U_вых и U_вх амплитудные знач-я переменных напряжений. При послед-ом соед-ии N каскадов К_u опр-ся след обр: К_u=К_u1∙ ∙К_u2∙…∙К_uN=U_выхN/U_вх. Коэф соед-я по напряж-ю может иметь знач-е от доли ед-цы до 10⁶-10⁸ степени и в общем случае его вел-на зависит от частоты и амплитуды сигнала, направления источника питания и др-их факторов, т.е. он явл-ся комплексной вел-ой. Коэф-т усил-я по напряж-ю в дБ опр-ся след обр: К_UдБ=20lg∙(U_вых/U_вх)=20lgК_U. Коэф-т усил-я по току равен отношению приращения I_вых к приращ-ю I_вх: К_i=di_вых/di_вх=I_вых/I_вх, где I_вых и I_вх – амплитуды переменных составляющих токов в лин-ом усил-ле. Коэф-т усил-я по мощности: К_р=Р_вых/Р_вх=К_u∙К_i. В логарифмических единицах: К_РдБ=10lg(Р_вых/Р_вх)=10lg∙К_р. Завис-сть амплитуды U_вых от ампл-ды U_вх при пост-ой частоте вх-го сигнала наз-ся амплитудной хар-кой усил-ля. Эта хар-ка для лин-го усил-ля пред-ет собой прямую линию. Амплитудная хар-ка усил-ля (з).

Участок 1-2-3 явл-ся рабочим участком с лин-ым коэф-ом усиления. Амплитудная хар-ка не проходит ч/з начало коор-т из-за наличия на выходе U собственных шумов усил-ля. Участок ниже т.1 не используется, т.к. полезный сигнал здесь трудно отличить от U собственных шумов и помех усил-ля. По вел-не отношения U_min/K_u0 опред-ют чувствительность усил-ля. Шумовые св-ва усил-ля оценивают коэф-т шума F, показывающим во ск-ко раз отношение Р сигнала, к Р шумов на выходе усил-ля хуже этого же отношения. Для ненагруженного источника сигнала отношение max допустимого U_вых к min допустимому: D=U_max/U_min наз-ся динамическим диапазоном усил-ля. Наличие в усил-ле конденсаторов и завис-сть пар-ров транзисторов от частоты приводят к тому, что при изменении частоты вх-го сигнала U на выходе усил-ля изменяется по амплитуде и по фазе. Зав-сть фазового сдвига сигнала от частоты пред-ет собой ФЧХ(фазочастотная характеристика) усил-ля. ФЧХ не искажающего усил-ля должна пред-ть собой прямую линию. Нелин-ые искажения усил-ля связаны с нелинейностью хар-тик п/п приборов, на к-ых построен усил-ль. Нелинейные искажения существенное знач-е при больших амплитудах сигнала. Нелин-ые искажения приводят к появлению высших га-рмоник в вых-ом сигнале. Эти искажения оцениваются коэф-ом гармоник (коэф-т нелин-ых искажений) К_г = отношению действующего знач-я высших гармоник I₂, I₃ и т.д. в вых-ой цепи, к току основной гармоники I₁: К_г=√I₂²+I₃²+…/I₁. Усил-ль со стороны вх-ых зажимов хар-тся R_вх=dU_вх/di_вх, а со стороны вых-ых: R_вых. Важным пар-ром усил-ля явл-ся его КПД= отношению полезной Р на выходе Р_вых к Р, потребляемой от источника питания Р₀, т.е. η=Р_вых/Р_о. Вел-на КПД усил-ля опр-ся его вых-ми каскадами, т.к. в них происходит наибольшее потребление мощности от источника питания.