Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, страница 2

Основные показатели усилителей

Усилитель характеризуется целым рядом технических показателей, по которым можно судить о его усилительных, энергетических, эксплуатационных и других свойствах, а также об искажениях, вносимых им в усиливаемый сигнал. Достаточно полные сведения о технических показателях усилителей позволяют выяснить степень их пригодности для работы в конкретных условиях, быстро и правильно выбрать подходящий усилитель или спроектировать его с учетом определенных условий эксплуатации. Технические показатели усилителей, как правило, определяются соответствующим техническим заданием на разработку, а усилителей, выпускаемых крупными сериями, - ГОСТами, ОСТами и специальными руководящими техническими материалами.

Важнейшими параметрами усилителей, характеризующими их усилительную способность, являются коэффициенты передачи. Наиболее полную информацию несет коэффициент передачи по ЭДС    (рис. 6.1), определяемый как . Поскольку Ес и U вых -комплексные величины, то, представив их в показательной форме получим

где jвых, jс- значения фазы выходного напряжения и ЭДС источника сигнала соответственно.

Для сокращения записи указание на функциональную зависимость величин от частоты будет сохраняться лишь там, где этой   имеет принципиальное значение. В остальных случаях оно будет    опускаться,  например вместо К(w) будет записываться К..

Действительная величина К  называется коэффициентом усиления по ЭДС, а разность   фазовым сдвигом ЭДС в усилителе.

Коэффициенты передачи и усиления по ЭДС используются  тогда, когда к входному сопротивлению усилителей не предъявляются какие-либо особые требования (например, при исследовании отдельных каскадов усиления). Если же входное сопротивление усилителя должно быть согласовано с сопротивлением источника сигнала или является высокоомным, вместо коэффициента передачи по ЭДС используют коэффициент передачи по напряжению

где К- коэффициент усиления по напряжению; j-вх- фаза входного напряжения; j= jвых- j вх - фазовый сдвиг напряжения.

Кроме того, усилительные способности усилителей характеризуются коэффициентом усиления по току Кт=Iвых/Iвх, коэффициентом усиления по мощности Kм=U_выхI_вых/U_вхI_вх и проводимостью передачи D=Iвых/Uвх.

Модуль проводимости передачи D обычно называют крутизной. В отличие от ранее приведенных коэффициентов усиления, являющихся безразмерными величинами, крутизна измеряется в сименсах (См).

Коэффициенты усиления и крутизна связаны между собой следующими соотношениями:

Рис. 6.3. Амплитудно-частотная

характеристика усилителя

Рис. 6.4. Фазочастотная характеристика усилителя         

Кроме того, коэффициенты усиления можно выражать в цибелах:

 

Зависимость коэффициента усиления от частоты называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) усилителя, в простейшем случае, например в одиночном каскаде усиления АЧХ напоминает резонансную кривую (рис. 6.3). Поэтому среднюю частоту, на которой коэффициент усиления достигает своего максимального значения К_е0 иногда называют квазирезонансной. Диапазон частот, на краях которого коэффициент усиления снижается по отношению к К_е0 в  раз, называется полосой пропускания усилителя. Рабочий диапазон частот Dfp обычно расположен внутри полосы пропускания. Если в этом диапазоне Ачх имеет вид горизонтальной прямой. т.е. коэффициент усиления не зависит от частоты, то считается, что усилитель не вносит АЧИ. Количественно искажения на той или иной частоте рабочего  диапазона f1  определяются   коэффициентом АЧИ  При квазирезонансной форме АЧХ (рис. 6.3) обычно нормируют максимально допустимые значения М на верхней fв и нижней fн частотах рабочего диапазона (Мв и Мн). При любой другой форме АЧХ величина АЧИ оценивается разностью реального и требуемого коэффициентов усиления на заданной частоте.

Зависимость фазового сдвига от частоты называется фазочастотной характеристикой (ФЧХ) усилителя (рис. 6.4). Часто в качестве ФЧХ используют частотную характеристику ГВП

или   частотную   характеристику   неравномерности  ГВП . Количественно ФЧИ на той или иной частоте f1 определяются величиной

Амплмтудно- и фазочастотные искажения усилителя носят название линейных искажений, аналогичных возникающим в линейных электрических цепях.

Зависимость выходного напряжения от напряжения входного синусоидального сигнала называется амплитудной характеристикой (АХ) усилителя. При этом частота синусоидального сигнала обычно выбирается в середине рабочего диапазона. В идеальном случае (рис. 6.5, штриховая линия) АХ прямолинейна и проходит через начало координат, а ее наклон (крутизна) определяется коэффициентом усиления . В реальном усилителе АХ (рис. 6.5, сплошная линия), во-первых, может быть определена только выше некоторого напряжения U_выхmin , существенно превышающего эффективное напряжение собственной помехи на выходе усилителя, а во-вторых, эта характеристика в силу нелинейности вольт-амперных характеристик элементов усилителя также нелинейная.

На рис. 6.6 изображена другая форма АХ усилителя - в виде зависимости коэффициента усиления по напряжению в децибелах от выходного уровня усилителя .

К усилителю обычно предъявляют требование, чтобы до достижения в его нагрузке выходного уровня, равного р_{выхмач ,}отклонялась бы от прямой линии не более чем на допустимую величину . Отличие АХ от идеальной свидетельствует о наличии в усилителе нелинейных искажений (НИ).

Величина НИ является одним из важнейших параметров усилителя, поскольку в значительной степени определяет качество передачи информации по каналам СП. Для количественной оценки НИ в усилителях с относительно большими нелинейными искажениями используется коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник)

                        

Рис. 6.5. Амплитудная харак-                  Рис. 6.6. Амплитудная характе-

теристака усилителя Uвых=                    ристика усилителя S=f (pвых)

=f(Uвх)

где U_{пг вых} -напряжение n-й гармоники на нагрузке усилителя. В таких усилителях обычно задается мощность первой гармоники сигнала в нагрузке, при  которой и определяется значение Кг.