1.8. Эквивалентные схемы и коэффициент усиления
На рис.7-10 показаны эквивалентные схемы усилителей для переменного тока на различных активных четырёхполюсниках. Анализ проводится для средних частот.
ИНУН является основой усилителя на рис.7.
Коэффициент усиления
,
Сквозной коэффициент усиления
,
Рис.7 Усилитель на ИНУН
Развёрнутый вариант сквозного коэффициента усиления
Необходимо заметить, что все передачи в данных формулах являются безразмерными. Типичным примером ИНУНа является операционный усилитель (ОУ). Выпускаемые в виде отдельной микросхемы ОУ широко применяются в качестве активных элементов электрической цепи.
ИТУН является основой усилителя рис.8.
Рис.8 Усилитель на ИТУН
Коэффициент усиления
,
Сквозной коэффициент усиления
где
,
Развёрнутый вариант сквозного коэффициента усиления
Передачи S и k2 имеют размерность [1/Ом] и [Ом] соответственно.
ИНУТ является основой усилителя рис.9
Рис.9 Усилитель на ИНУТ
Сквозной коэффициент усиления
.
Учитывая, что
,
,
получаем развёрнутый вариант сквозного коэффициента усиления
Передачи Z и k1 имеют размерность[Ом] и [1/Ом] соответственно.
ИТУТ является основой усилителя рис.10
Сквозной коэффициент усиления
.
При
,
,
Рис.10 Усилитель на ИТУТ
получаем развёрнутый вариант
.
Передачи k1 и k2 имеют размерность [1/Ом] и [Ом] соответственно.
Коэффициенты передачи μ, Ѕ, Z, h21, представляют собой вещественные положительные или отрицательные числа и полностью характеризуют соответствующий зависимый источник.
Эквивалентную схему усилителя на любом активном четырёхполюснике можно представить в виде графа передачи рис.11.
Рис.11. Граф передачи
На рис.11 коэффициенты передачи зависимых четырёхполюсников указаны одним обобщённым знаком А.
1.9. Многокаскадный усилитель.
В большинстве случаев для получения необходимого усиления одного УЭ может оказаться недостаточно и тогда в усилителе используют несколько УЭ, соединенных так, что сигнал, усиленный одним УЭ, с помощью пассивных элементов связи подводится ко входу следующего УЭ для последующего усиления и т. д. При этом один УЭ и отнесенные к нему ЭС образуют усилительный каскад, а все каскады вместе взятые образуют многокаскадный усилитель.
На рис. 12 в качестве примера приведена структурная схема трехкаскадного усилителя, где каскады - активные четырехполюсники K1, К2, K3 входящие в состав усилителя, соединены между собой каскадно. Ко входу этого трехкаскадного усилителя подключен источник сигнала (e1И, R1И), а к выходу – нагрузка (R2H).
Рис.12. Трёхкаскадный усилитель
Входной каскад К1 с одной стороны является нагрузкой(RВХ)для источника сигнала усилителя e1И, R1И, а с другой стороны – зависимым источником сигнала eВЫХ1, RВЫХ1 , для следующего, предвыходного каскада К2 , который, в свою очередь, является нагрузкой (RВХ2) для входного каскада К1, и зависимым источником сигнала eВЫХ2 , RВЫХ2, для выходного каскада К3, а выходной каскад K3 ,являясь нагрузкой (RВХ3) для предвыходного каскада, будет зависимым источником сигнала eВЫХ3, RВЫХ3 для нагрузки усилителя R2H.
Самым мощным каскадом многокаскадного усилителя является выходной (оконечный) каскад К3, который обеспечивает в нагрузке требуемые мощность РВЫХ, напряжение UВЫХ и ток IВЫХ. Он потребляет от собственного источника питания наибольшую мощность Р03. Ему предшествуют каскады предварительного усиления (входной К1 и предоконечный К2), предназначенные для предварительного усиления сигнала до величины, необходимой для нормальной работы выходного каскада К3 .Они потребляют от собственного источника питания небольшую мощность. Все каскады - активные четырехполюсники K1,K2, К3 - входят в состав общего активного четырехполюсника К = К1К2К3.
,
,
,
,
,
.