2. Принцип роботи

Електронним підсилювачем називається пристрій, призначений для підсилення інфор­мативного параметра електричного сигналу. Структуру підсилювача показано на рисунку 1.

Враховуючи взаємодію і взаємозв'язок енергії та інформації, підсилювач — це пристрій, який під дією сигналу керує надходженням енергії від джерела живлен­ня до споживача. За теорією електричних кіл, підсилю­вач — нелінійний керований елемент, опір якого неліній­но залежить від керівного сигналу (рис. 2).

Рис. 1 – Структура підсилювача

Рис. 2 – Приклади простих підсилювачів

З позицій метрології підсилювач — це вимірювальний масштабний перетворювач інформативного параметра сигналу вимірювальної інформації.

3. Основні параметри та характеристики електронних підсилювачів. Зворотний зв'язок у підсилювачах.

Основні характеристики та параметри підсилювача такі:

А

Рис. 3

мплітудна характеристика підсилювача — це за­лежність амплітуди вихідного синусоїдного сигналу U_вих.m від амплітуди вхідного синусоїдного сигналу U_вх.m підсилювача виз­наченої частоти. Здебільшого ця середня частота робочого діапа­зону частот, яка, як правило, вибирається рівною 1 кГц.

Амплітудна характеристика ідеального підсилювача — це пряма лінія, що проходить через початок координат під кутом ά до додатного напрямку осі абсцис (рис.3). Відхилення від прямої у діапазоні ма­лих сигналів спричинено дією наводок, завад і власних шумів підсилювача. За амплітудною характеристикою можна визначити низку параметрів підсилювача: ко­ефіцієнт підсилення, динамічний діапазон, коефіцієнт нелінійних спотворень тощо.

Коефіцієнтом підсилення є відношення амплітуди сигналу U_вих.m на виході до амплітуди сигналу U_вх.m на вході підсилювача:

Відношення діючого або амплітудного значення вихідного синусоїдного сигналу підсилювача U_вих на частоті , тобто U_вих(), до діючого або амплітудного значення вхідного синусоїдного сигналу U_вх на тій самій частоті , тобто U_вх() називається амплітудно-частот­ною характеристикою підсилювача:

А

Рис. 4

мплітудно-частотна характеристика — це фактично коефіцієнт підсилення синусоїдного сигналу, що залежить від частоти.

На рисунку 4 наведені амплітудно-частотні характеристики підсилювачів:

широкосмугового підсилювача змінного струму (рис. 4, а);

вузькосмугового (резонансного) підсилювача змінного струму (рис. 4, б);

підсилювача постійного струму (рис. 4, в).

Амплітудно-частотна характеристика підсилювача ви­значає властивості підсилювача у всьому частотному діапазоні і має велику інформативну здатність. За амплітудно-частотною характеристикою можна визначити найбільш важливі параметри підсилювача.

Коефіцієнт частотних спотворень підсилювача. Ам­плітудно-частотна характеристика реального підсилювача збігається з прямою лінією тільки в діапазоні середніх частот і відхиляється від прямої лінії в діапазоні верхніх, а також нижніх частот для підсилювача змінного струму.

Смуга пропускання підсилювача — це діапазон частот, у якому коефіцієнт частотних спотворень не перевищує допустимих значень, тобто

Фазочастотною характеристикою (ФЧХ) підсилю­вача називається різниця початкових фазових кутів ви­хідного _вих() і вхідного _вх() сигналу на частоті :

Фазочастотна характеристика реального підсилювача (рис. 5) лінійна тільки для середніх частот і значно відхи­ляється від прямої лінії в діапазоні нижчих і вищих частот.

Рис. 5. – Фазочастотна характеристика підсилювача

Частотні і фазові спотворення належать до лінійних спотворень сигналу, оскільки спричинені лінійними реак­тивними елементами підсилювача.

Зворотним зв'яз­ком (ЗЗ) називається передача частини енергії вихідного сигналу на вхід підсилювача. Пристрій, за допомогою яко­го частина вихідного сигналу підсилювача передається на його вхід, називають ланкою зворотного зв'язку. Зворот­ний зв'язок називається додатним, якщо частина вихід­ного сигналу додається до вхідного сигналу підсилювача, якщо ж частина вихідного сигналу віднімається від вхід­ного, то зворотний зв'язок називається від'ємним.