Назначение и классификация электронных усилителей, страница 2

KU (дБ)=20×lgKU,

если KU (дБ)=1, то KU =1,12.

Динамический диапазон усиления - диапазон амплитудной характеристики, на котором увеличение входного сигнала вызывает пропорциональное увеличение сигнала на выходе (рис. 3, зона II)

.

Полоса пропускания усилителя – это диапазон частот, в пределах которого изменение коэффициента усиления не превышает заданной величины (рис. 6).

Полосу пропускания Df определяют на амплитудно-частотной характеристике, построенной как зависимость коэффициента усиления от частоты К=F(f). Допустимым уровнем уменьшения коэффициента усиления для усилителей низкой частоты принято считать на нижней fH и верхней fВ частотах полосы пропускания KН =KB =0,707КО (по допустимым коэффициентам частотных искажений МНВ=). Здесь KН, KB, КО - коэффициенты усиления на нижней, верхней и средней частотах полосы пропускания.

Рис. 6. Определение полосы пропускания усилителя низкой частоты.

Полосу пропускания находят как разность между fВи fН

Df=fВ - fН.

К параметрам усилителей относят и различные искажения сигнала. Искажения бывают частотные, фазовые, нелинейные.

Частотные искажения определяют коэффициентами частотных искажений на верхней и нижней частотах МВ и МН

,

,

где wВ и wН  – верхняя и нижняя круговые частоты;

tВ и tН  – постоянные времени, зависящие от элементов схемы усилителя, влияющих на частотные искажения на верхних или нижних частотах.

Определим постоянные времени tВ и tН для однокаскадного усилителя с общим эмиттером (рис. 7)

tВ=tb +tК,

где tb – постоянная времени, зависящая от граничной частоты усиления транзистора fb,

;

tK – постоянная времени, зависящая от емкости СК коллекторного перехода транзистора;

,

где rK – дифференциальное сопротивление закрытого коллекторного перехода,

RK – коллекторная нагрузка,

RН– нагрузка усилителя.

Рис. 7. Однокаскадный усилитель с общим эмиттером.

Таким образом, на частотные искажения на верхних частотах МВ влияют усилительный прибор – транзистор своими параметрами fb, CK и rK и элементы схемы RK и RH.

На нижней частоте wН на частотные искажения МН будут влиять конденсаторы СР, СЭ и СС, так как реактивное сопротивление конденсатора хС=1/wС и с уменьшением рабочей частоты хС будет увеличиваться и конденсаторы будут оказывать все большее влияние:

tН=tН Ср+tН Сэ+tН Сс,

где tНСр – постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора СР, величины сопротивления источника входного сигнала RГ и сопротивления ,  - входное сопротивление транзистора; rБ – удельное сопротивление базы, rЭ - дифференциальное сопротивление открытого эмиттерного перехода; b- коэффициент усиления транзистора;

tН Сэ– постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора СЭ, величины сопротивления RЭ и сопротивления rЭ;

tН Сс – постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора СС и величины rК, RКи RН.

Зная МН и МВ, можно рассчитать коэффициенты усиления  и .

Определив частотные искажения МВ и МН для однокаскадного усилителя, можно найти МВ и МН для многокаскадного усилителя:

Таким образом, создавая многокаскадный усилитель и добиваясь как можно большего КОБЩ., не нужно забывать что частотные искажения будут увеличиваться по такой же зависимости.

Фазовые искаженияразличны на верхней и нижней частотах:

Нелинейные искажения возникают при работе усилительного прибора на нелинейных участках вольт-амперной характеристики. Оценивают нелинейные искажения коэффициентом нелинейных искажений g или клирфактором

,

где U2, U3,...,Un - амплитуды высших гармонических составляющих в выходном напряжении UВЫХ, появление которых вызвано отличием его формы от синусоидальной;

U1 - амплитуда первой (основной) гармоники сигнала.

Коэффициент полезного действия усилителя

,

где PВЫХ - мощность, выделяемая в нагрузке усилителя;

P0- мощность, потребляемая от источника питания.