3.2.1.2. Основные энергетические показатели усилителя и количественная оценка усиления

В соответствии с приведённым определением процесса усиления, основ-ными параметрами, характеризующими работу усилителя являются: полезная или выходная мощность, или мощность, выделяемая в нагрузке Р₂; входная (управляющая) мощность или мощность сигнала Р₁; мощность, потребляемая от источника питания, Р₀.

Наиболее существенное значение имеют следующие технические показа-тели:

коэффициент усиления по мощности

(1.1)

коэффициент полезного действия

.(1.2)

Из сказанного в 1.1. ясно, что коэффициент усиления по мощности всегда больше единицы, а коэффициент полезного действия  всегда меньше единицы.

При установившихся гармонических колебаниях, а также при активном характере сопротивления нагрузки и сопротивлений на входе и выходе усилите-ля

(1.3)

Здесь U₂, I₂, U₁, I₁ – амплитудные значения напряжений и токов в выход-ной и входной цепях усилителя;

(1.4)

–коэффициент усиления по напряжению;

(1.5)

–коэффициент усиления по току.

Коэффициент усиления усилителя, состоящего из нескольких (n) каскадов равен произведению коэффициентов усиления этих каскадов

(1.6а)

аналогично

(1.6б)

.(1.6в)

Сказанное поясняется рисунком 1.3.

Если рассматривается установившийся режим работы усилителя, то час-то, помимо абсолютной величины отношения напряжений и токов на выходе и входе усилителя, представляет интерес угол сдвига фаз между соответствую-щими величинами, тогда вводят понятие коэффициента передачи усилителя по напряжению или току

(1.7а)

, (1.7б)

где  комплексы амплитуд напряжения и тока, а

 = ₂ – ₁  углы сдвига фаз, вносимые усилителем.

Помимо перечисленных показателей, имеется ряд других: входные и вы-ходные сопротивления, чувствительность по входу, стабильность усиления и т.д.

Коэффициенты усиления так же, как и их изменения, принято выражать в логарифмических единицах. Причины этого следующие:

а) растянутый натуральный масштаб заменяется сжатым логарифмичес-ким, то есть 10, 100, 1000 в случае использования десятичных логарифмов соот-ветствуют числам 1, 2, 3.

Это удобно, поскольку коэффициенты усиления современных усилителей могут достигать больших величин (K_U = n (10⁵…10⁶); K_P = n² (10¹⁰…10¹²));

б) субъективное восприятие слухового и зрительного ощущений (гром-кость звука, яркость изображения) пропорционально логарифму интенсивности соответствующих раздражений (звукового давления, освещённости).

Логарифмическая шкала образуется как в системе десятичных, так и в системе натуральных логарифмов. В радиотехнике используется система деся-тичных логарифмов.

За единицу измерения в системе десятичных логарифмов принимается такое отношения мощностей P₂ и P₁, для которого

Эта единица называется децибелом (дБ).

Если в логарифмических единицах выражается отношение напряжений или токов, то, поскольку эти отношения пропорциональны корню квадратному из соответствующего отношения мощностей, единица логарифмической шкалы измерений устанавливается из соотношений

или

В ряде случаев отношения частот также выражают в логарифмических единицах. Однако в качестве логарифмической единицы принимают обычно октаву, соответствующую удвоению частоты. Таким образом, используют дво-ичную систему логарифмов и, следовательно, отношение f₂ и f₁ в октавах опре-деляется как