Назначение и классификация электронных усилителей, страница 2

K_{U (дБ)}=20×lgK_U,

если K_{U (дБ)}=1, то K_U =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 f_H и верхней f_В частотах полосы пропускания K_Н =K_B =0,707К_О (по допустимым коэффициентам частотных искажений М_Н=М_В=). Здесь K_Н, K_B, К_О - коэффициенты усиления на нижней, верхней и средней частотах полосы пропускания.

Рис. 6. Определение полосы пропускания усилителя низкой частоты.

Полосу пропускания находят как разность между f_Ви f_Н

Df=f_В - f_Н.

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

Частотные искажения определяют коэффициентами частотных искажений на верхней и нижней частотах М_В и М_Н

,

,

где w_В и w_Н  – верхняя и нижняя круговые частоты;

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

Определим постоянные времени t_В и t_Н для однокаскадного усилителя с общим эмиттером (рис. 7)

t_В=t_b +t_К,

где t_b – постоянная времени, зависящая от граничной частоты усиления транзистора f_b,

;

t_K – постоянная времени, зависящая от емкости С_К коллекторного перехода транзистора;

,

где r_K – дифференциальное сопротивление закрытого коллекторного перехода,

R_K – коллекторная нагрузка,

R_Н– нагрузка усилителя.

Рис. 7. Однокаскадный усилитель с общим эмиттером.

Таким образом, на частотные искажения на верхних частотах М_В влияют усилительный прибор – транзистор своими параметрами f_b, C_K и r_K и элементы схемы R_K и R_H.

На нижней частоте w_Н на частотные искажения М_Н будут влиять конденсаторы С_Р, С_Э и С_С, так как реактивное сопротивление конденсатора х_С=1/wС и с уменьшением рабочей частоты х_С будет увеличиваться и конденсаторы будут оказывать все большее влияние:

t_Н=t_{Н Ср}+t_{Н Сэ}+t_{Н Сс},

где t_НСр – постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора С_Р, величины сопротивления источника входного сигнала R_Г и сопротивления ,  - входное сопротивление транзистора; r_Б – удельное сопротивление базы, r_Э - дифференциальное сопротивление открытого эмиттерного перехода; b- коэффициент усиления транзистора;

t_{Н Сэ}– постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора С_Э, величины сопротивления R_Э и сопротивления r_Э;

t_{Н Сс} – постоянная времени, зависящая от емкости конденсатора С_С и величины r_К, R_Ки R_Н.

Зная М_Н и М_В, можно рассчитать коэффициенты усиления  и .

Определив частотные искажения М_В и М_Н для однокаскадного усилителя, можно найти М_В и М_Н для многокаскадного усилителя:

Таким образом, создавая многокаскадный усилитель и добиваясь как можно большего К_ОБЩ., 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,...,U_n - амплитуды высших гармонических составляющих в выходном напряжении U_ВЫХ, появление которых вызвано отличием его формы от синусоидальной;

U₁ - амплитуда первой (основной) гармоники сигнала.

Коэффициент полезного действия усилителя

,

где P_ВЫХ - мощность, выделяемая в нагрузке усилителя;

P₀- мощность, потребляемая от источника питания.