Усилители электрических сигналов

Усилители электрических сигналов нужны для повышения мощности входного электрического сигнала.

U_вых =А·sin(ω₀·t+φ₀)

Классификация

1. Усилитель с источником напряжения.

2. Усилитель с источником тока.

Основные параметры

Коэффициент усиления – определяет отношение напряжения или тока (мощности) на выходе усилителя к напряжению или току (мощности) на его входе, т. е. определяет увеличение выходного сигнала по сравнению с входным.

В соответствии с назначением усилителя различают:

коэффициент усиления по напряжению

коэффициент усиления по току

коэффициент усиления по мощности

если усилитель имеет n каскадов, то

Кобщ=К1· К2·…· Кn=

При большом числе каскадов Кобщ получается грамоздким и неудобным в в обращении параметром, тогда используется логарифмическая шкала

КU(gδ)=20·lg =20·lg КU

КI(gδ) =20·lg КI

Кp(gδ) =10·lg Кp

Для n каскадного усилителя

Кобщ(gδ) =

Частотная и фазная характеристика

Частотная и фазная характеристика – это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты.

Модуль коэффициента усиления имеет неодинаковое значение, т. е. гармонические составляющие сложного входного сигнала усиливаются не в одинаковой мере, поэтому форма выходного сигнала отличается от формы входного и такие искажения получили название частотных искажений.

Причиной является реактивные элементы усилителя (C и L)

Коэффициент частотных искажений равен отношению модулей коэффициентов усиления на средней частоте к данной рабочей частоте:

, определяется в логарифмическом масштабе и в относительных единицах.

Полоса пропускания Δf = f_в.гр. - f_{н.гр. ,} определяется в пределах изменения модуля коэффициента усиления и не превышает заданной величины.

Фазовая характеристика – зависимость угла сдвига фазы между входным и выходным напряжением, т. е. аргумент коэффициента усиления от частоты.

Частотно-фазовая характеристика показывает изменение, как модуля, так и аргумента комплексного коэффициента усиления от частоты и объединяет эти две характеристики.

Амплитудная характеристика

Динамический диапазон

Uвх.max и Uвх.min – входные напряжения при которых нелинейные искажения не превышают допустимых значений.

Коэффициент нелинейных искажений

Он пропорционален мощности развившей высшей гармоники.

P1, I1 и U1 – мощности местной гармоники

Для n каскадного усилителя коэффициент гармоник можно записать как сумму всех гармоник

КГ=К1+ К2+…+Кn=

Переходная характеристика – искажение формы импульсных сигналов или воздействий.

КПД ·100%

Pвых –полезная мощность, которую усилитель отдаёт в нагрузку.

P0 –мощность, которую потребляет усилитель от внешнего источника питания.

Лекция 17

Режим работы усилительных каскадов

Важной задачей является выбор режима работы транзистора или активного элемента усилителя по постоянному току. Режим работы определяется положением рабочей точки на динамической вольтамперной характеристики транзистора. Существует три основных режима А, В, С и промежуточный АВ.