амплитудная характеристика, которая представляет собой зависимость: U вых = j (U вх). Для линейных усилителей это прямая, проходящая через начало координат;

амплитудно-частотная характеристика (АЧХ): U вых = j (f) отражает зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Реально в усилителях из-за наличия паразитных емкостей и индуктивностей различные частоты усиливаются неодинаково;

фазово-частотная характеристика Uвых = l(f) отражает зависимость угла

сдвига фазы выходного сигнала по отношению к фазе входного сигнала; переходная характеристика - отражает реакцию усилителя на единичный скачок входного напряжения. Переходная характеристика определяется по ее изображению на экране осциллографа при подаче на вход усилителя входного сигнала прямоугольной формы. Процесс изменения выходного сигнала может быть колебательным (кривая 1) либо аппериодичным (кривая 2).

Широкополосный

ивых

А

Линейный усилитель

ивых

X

Нелинейный усилитель ивх

А

усилитель

Избирательный усилитель

f

Ф

90° 45°

0° 45°

90°

а)

ивых

А

ивх

б)

/1

/ -

2

f

в)г)

Рис. 48. Характеристики усилителя: амплитудная(а), амплитудно-частотная(б), фазово-

частотная (в) и переходная (г).

Важнейшими параметрами усилителя являются:

коэффициенты усиления по току Kj, напряжению Ku и мощности KP :

г, АТг, DU„ АР

вывывы

1 АТU AUP АР

ввв

где Твх, Твых, ивх, ивых, Рвх, Рв:х - действующие значения токов напряжений и мощностей на входах и выходах усилителя.

полоса пропускания усилителя 2Df - характеризует частотные свойства усилителя. (Измеряется на уровне 0,707 от Kmax2Df = fB - fH.

Для наглядности в ряде случаев АЧХ строится в относительных единицах

усиления.

N(f) = K(f>K

максимальный

где K(f) - коэффициент усиления на частоте f, Kmax коэффициент усиления.)

Входное и выходное сопротивление необходимо учитывать при согласовании с источником входного сигнала и с нагрузкой. В общем случае значение входного и выходного сопротивлений носят комплексный характер и являются

функцией от частоты: Zm (f)

Uвх (f)

Iвх (f);

Z (f)

U (f),

вых

1 вых (f )

К max

0.707Kma:L

2Df

Рис. 49. АЧХ усилителя

искажений K н

где

Выходная мощность усилителя - это мощность, которая выделяется на нагрузке.

Искажения сигналов в усилителе - это отклонение формы выходного сигнала от формы входного сигнала. Различают два вида искажений: статические (нелинейные) и динамические (линейные).

Нелинейныеискажения

возникают в умножителе за счет работы его на нелинейном участке ВАХ. Количественно нелинейные

искажения коэффициентом

оцениваются нелинейных

Ап - амплитуда n-й гармоники; А] - амплитуда основной гармоники выходного сигнала. Линейные искажения определяются амплитудно-частотной характеристикой усилителя и количественно оцениваются коэффициентами частотных искажений на низких и высоких частотах.

Для получения высоких коэффициентов усиления в состав усилителя входит обычно несколько каскадов. Первым каскадом как правило является предварительный усилитель, затем идут промежуточный усилитель и усилитель мощности. Предварительный усилитель обеспечивает связь источника сигнала с усилителем. Он должен иметь большое входное сопротивление для того, чтобы не ослаблять входной сигнал. Промежуточный

усилитель обеспечивает основное усиление, а усилитель мощности обеспечивает заданную выходную мощность.

При построении усилительных устройств наибольшее распространение получили каскады на биполярных и полевых транзисторах, включенных с ОЭ (OU) или с ОК (OC).

3.3. Обратная связь в усилителях

Обратной связью называется такая связь, при которой сигнал с выхода усилителя через электрическую цепь поступает на его входы. Обратная связь изменяет свойства усилителя, поэтому она широко используется для получения требуемых параметров усилителя.

Структурная схема усилителя, охваченного обратной связью, приведена

ивх0

ивх сум

Kv0

ивых

ВосШых

Вос

Рис. 50. Структурная схема усилителя с обратной

связью

ниже.

В общем случае обратная связь в усилителе может быть положительной и отрицательной. Если сигнал обратной связи по фазе совпадает с входным, то связь называется положительной. В этом

случае: U KU0U вх.сум.; U вх.сумм. U вх0 в ocU вых;

K= U вых = KU.0,

U вх 0

(1 - в ocKU.0)

где KU0 - коэффициент усиления усилителя без обратной связи;

Киполож - коэффициент усиления усилителя с положительной

ивх0

Ku0

Тн

Твх

R1

о ивьк

иос

R2

ивх0

Ri

ивх усил=ивхо±иос

Твх=Твх± Тос

а)б)

Рис. 51. Обратная связь по напряжению (а) и по току (б). обратной связью;