Основные показатели Э.У

Тема № 11 Электронные усилители.

· 11.1. Назначение и область применения Э.У.

· 11.2. Классификация Э.У.

· 11.3. Структура Э.У.

· 11.4. Основные показатели Э.У.

· 11.5. Обратные связи в Э.У.

o 11.5.1. Общие сведения.

o 11.5.2. Классификация.

o 11.5.3. Структурные схемы обратных связей.

o 11.5.4. Влияние обратной связи на показатели работы Э.У.

o 11.5.5. Схемы Э.У. с обратными связями.

· 11.6. Схемы включения усилительных элементов в Э.У.

o 11.6.1. Схемы включения усилительных элементов.

o 11.6.2. Влияние схемы вкл. на коэф. усиления.

o 11.6.3. Рабочие режимы усилительных элементов (режимы А,В,АВ, С, Д) и их характеристики.

o 11.6.4. Способы подачи смещения.

o 11.6.5. Термостабилизация и термокомпенсация положения рабочей точки покоя.

· 11.7. Усилители переменного напряжения.

· 11.8. Требования к предварительным, промежуточным и конечным каскадным усилителям.

· 11.9. Схема и работа однотактных усилителей.

· 11.10. Схема и работа двухтактных усилителей.

· 11.11. Многокаскадные усилители.

· 11.12. Усилители постоянного тока.

o 11.12.1. Определение. Классификация.

o 11.12.2. Балансные схемы УПТ.

o 11.12.3. Дрейф нуля и его снижение.

o 11.12.4. УПТ с преобразованием.

· 11.13. Фазоинверсные каскады.

Назначение и область применения Э.У.

Наиболее важное назначение электронных приборов — усиление электрических сигналов. Устройства, предназначенные для выполне­ния этой задачи, называются электронными усилителями.

Усилительные устройства находят очень широкое применение. Они являются основными узлами различной электронной аппаратуры, широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, в следящих, управляющих и регулирующих системах, счетно-решаю­щих и вычислительных машинах, контрольно-измерительных приборах и т. д.

Классификация Э.У.

Усилители широко используются в устройствах электросвязи, автоматики и телемеханики, счетно-ре­шающих и других устройствах. В зависимости от выполняемых за­дач усилители подразделяют по виду усиливаемых сигналов, ши­рине полосы и значению усиливаемых частот, типу усилительных элементов, назначению, конструктивно-технологическому выполне­нию и т.д.

По виду усиливаемых электрических сигналов различают усили­тели гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.

Усилители гармонических сигналов предназначены для усиления непрерывных во времени периодических сигналов, которые можно представить суммой гармонических колебаний. Число таких гармо­нических составляющих конечно (сигнал имеет дискретный спектр). При непериодическом изменении сигнала его спектр сплош­ной.

В процессе усиления периодических сигналов важно сохранить их частотный спектр и амплитудные соотношения всех гармониче­ских составляющих. К этой группе усилителей относят микрофон­ные, телефонные, радиовещательные, некоторые виды телеметриче­ских, а также аппаратуры записи и воспроизведения звука и др.

Усилители импульсных сигналов предназначены для усиления сигналов с быстро меняющимся уровнем. Свойства усилителей определяются переходным процессом в них. К импульсным (диск­ретным) сигналам относят телеграфные, телевизионные, радиолока­ционные и т. д.

По ширине полосы и абсолютным значениям усиливаемых час­тот различают усилители постоянного и переменного тока. Усили­тели постоянного тока усиливают как переменную, так и постоян­ную составляющие сигнала. Усилители переменного тока усилива­ют только переменную составляющую сигнала. В зависимости от абсолютных значений нижней f_нч и верхней f_вч частот сигнала они делятся на следующие группы:

усилители звуковых частот (УЗЧ), пропускающие полосу час­тот от 20—200 Гц до 10—20 кГц. Для получения хорошего звуча­ния достаточно передавать более узкую (от 50 до 10 000 Гц) полосу частот, в пределах которой можно осуществить малоискаженную пе­редачу полезного сигнала. УЗЧ широко используются для усиления звуковых колебаний в радиоприемниках, радиопередатчиках, ра­диовещании, магнитофонах, проигрывателях и т.д.;

усилители высокой частоты (УВЧ), предназначенные для уси­ления сигналов на частотах выше диапазона звуковых частот; яв­ляются избирательными (полосовыми) усилителями, усиливающи­ми сигналы в узкой полосе частот. УВЧ применяются в высокочас­тотных трактах радиоприемников и передатчиков;

усилители видеочастот; используются для усиления сигналов с полосой частот от 50 Гц до 6 МГц в устройствах импульсной связи, телевидения и радиолокации. Усилители с f_вч 100 кГц относят к широкополосным.

По типу усилительного элемента различают транзисторные, лам­повые, параметрические, квантовые усилители. Усилители на тран­зисторах безынерционны, долговечны, устойчивы к вибрации, тряс­ке, экономичны. Недостатком этих усилителей является разброс па­раметров однотипных транзисторов, их большая температурная за­висимость, относительно высокий уровень собственных шумов. Уси­лители на электронных лампах практически нечувствительны к тем­пературным и климатическим (давление, влажность) изменениям, имеют низкий уровень собственных шумов, однако электронные лампы имеют ограниченный срок службы и менее экономичны по потреблению электроэнергии.

По назначению усилители подразделяются на трансляционные, микрофонные, телевизионные, измерительные, линейные, дифферен­циальные и т. д.

По конструктивному выполнению различают усилители, выпол­ненные с помощью дискретной технологии (способом навесного или печатного монтажа), и усилители, выполненные на основе интег­ральной микросхемотехники.

Возможны и другие классификационные признаки, например, по электрическому параметру усиливаемого сигнала (усилители на­пряжения, тока или мощности), по числу усилительных каскадов (одно- и многокаскадные) и т. д.

 

Структура Э.У.

Непосредственное усиление сиг­нала осуществляется усилительным элементом УЭ (рис.1, а) за счет электроэнергии, потребляемой от источника питания ИП. В качестве УЭ в электронных усилителях используются дискретные транзисторы, ИМС, электронные лампы. Источником сигнала ИС может служить любой преобразователь какого-либо вида энергии в электрические колебания (микрофон, звукосниматель, магнитная головка, радиотехническое устройство, датчик и т. д.).

Для связи УЭ с нагрузкой Н и источником сигнала ИС в уси­лителе предусматриваются цепи связи ЦС. ЦС с источником сигна­ла ИС (входное устройство) служит для передачи сигнала от ИС во входную цепь УЭ, обеспечивая согласование сопротивлений и уровней сигнала, симметрирование цепей, разделение цепей посто­янной составляющей ИС и входной цепи УЭ.

Входное устройство в виде симметрирующего трансформатора (рис. 1, б) превращает несимметричную входную цепь усилите­ля в симметричную, а в виде резистора с разделительным конденса­тором (рис. 1, в) обеспечивает разделение постоянной составля­ющей тока или напряжения в выходной цепи ИС и во входной це­пи УЭ. Резисторы с регулируемым сопротивлением осуществляют регулирование уровня подводимого сигнала.

Рис. 1. Структурная схема и элементы цепей связи усилителя

Цепь связи УЭ с нагрузкой Н (выходное устройство) служит для передачи усиленного сигнала из выходной цепи УЭ в нагруз­ку (рис.1, а). Выходное устройство в виде выходного транс­форматора обеспечивает оптимальную нагрузку УЭ или согласова­ние выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки или симметрирование выхода. Усилительный элемент вместе с дру­гими элементами, обеспечивающими режим его работы и связь с источником сигнала и нагрузкой, образуют усилительный каскад.

Практически реальные усилители состоят из нескольких после­довательно включенных усилительных каскадов (рис. 2). Сла­бый входной сигнал сначала усиливается с помощью каскадов пред­варительного усиления (КПУ). Число КПУ зависит от уровня вход­ного сигнала и уровня сигнала, необходимого для подачи на вход предоконечного каскада усиления (ПОКУ). Последующий оконеч­ный каскад усиления ОКУ работает в усилителе при наиболее вы­соком уровне сигнала. Этот высокий уровень сигнала обеспечива­ет ПОКУ.

Если на активной нагрузке должен быть получен требуемый уровень выходной мощности, то ОКУ является усилителем мощно­сти. Если ОКУ требует высокий уровень мощности на входе, то и ПОКУ является усилителем мощности. При работе на реактивную нагрузку (например, емкость) ОКУ должен обеспечить высокий уровень выходного напряжения.

От одного каскада усиления к другому сигнал в многокаскадном усилителе передается с помощью цепей межкаскадной связи. Их выполняют на пассивных элементах. Усилители снабжают устрой­ствами регулировки, с помощью которых вручную или автоматиче­ски изменяются его показатели.

Реальные усилители часто содержат не все элементы, показан­ные на структурной схеме (рис. 2). Особенно это имеет мес­то в усилителях, выполненных по интегральной технологии на од­ной или нескольких микросхемах.

Рис.2. Структурная схема многокаскадного усилителя

Основные показатели Э.У.

Электронные усилители должны удовлетворять определенным техническим требованиям. Свойства усилителей характеризуют эксплуатационными и качественными показателями. К эксплуата­ционным показателям относят коэффициент усиления, входную и выходную мощности, чувствительность, к. п. д. Качественными по­казателями работы усилителя являются диапазон усиливаемых частот, вносимые усилителем искажения, уровень помех и т. д.

Входные и выходные показатели. Входная мощность на средних частотах, на которых входное сопротивление становится чисто ак­тивным, при воздействии синусоидального сигнала

Р _вх = 0,5 U _{вх m}I _{вх m}= U _вх I _вх = U² _вх /R _вх = I² _вх R _вх, (1)

где U _{вх m} и I _{вх m} — амплитуды напряжения и тока на входе усилителя.

Выходная мощность, отдаваемая усилителем в нагрузку при синусоидальном воздействующем сигнале при допустимых искаже­ниях сигнала,

Р _вых=0,5 U _{вых m}I _{вых m}= U _вых I _вых= I² _вых R _н= U² _вых /R _н. (2)

Величину Р _вых развиваемую усилителем на заданном сопро­тивлении нагрузки при допустимых нелинейных искажениях сигна­ла, называют номинальной. Величины U _вых и I _вых, соответствую­щие номинальной выходной мощности, называют также номиналь­ными. Выходная мощность зависит от напряжения на его входе. Но­минальное входное напряжение, при котором усилитель звуковой частоты отдает в нагрузку заданную выходную мощность, называ­ют чувствительностью усилителя.

Коэффициент усиления. Коэффициент усиления по напряжению, току или мощности показывает, во сколько раз установившееся на­пряжение (ток или мощность) на выходе усилителя больше, чем на входе, и определяется как отношение напряжения (тока или мощности) на выходе усилителя к его одноименному значению на входе:

К _н= U _вых/ U _вх, К _т= I _вых/ I _вх; К _м= Р _вых/ Р _вх (3)

В технике связи технические показатели выражают в логариф­мических единицах — децибелах, что удобно для оценки как очень малых, так и очень больших величин, изменяющихся в очень боль­ших (на несколько порядков) пределах:

К _н(дБ)=20lg К _н; К _т(дБ)=20lg К _т; К _м(дБ)=10lg К _м. (4)

Коэффициенты усиления в относительных числах:

К _н=10 ^{K н(дБ)/20}; К _т10 ^{K т(дБ)/20}; К _м=10 ^{K м(дБ)/10}. (5)

Если усилитель состоит из нескольких последовательно вклю­ченных каскадов, его общий КУ равен произведению КУ отдель­ных каскадов

К = К ₁ К ₂ К ₃… К _n. (6)

Если КУ каскадов выражены в логарифмических единицах, их общий КУ равен сумме

К(дБ)=К₁(дБ)+К₂(дБ)+---+К_n(дБ), (7)

что легко получить, логарифмируя выражение (6).

Пример. Трехкаскадный усилитель имеет КУ первого каскада К ₁= 100, вто­рого К ₂=4, третьего К ₃= 25. Определить КУ в относительных единицах и деци­белах.

К = К ₁ К ₂ К ₃=100·4·25=10000

К(дБ)=20lgК₁+20lgК₂+20lgК₃=20lg100+20lg4+20lg25=80дБ.

Сквозной коэффициент усиления. Этим показателем оценивают степени использования э. д. с, тока или мощности источника сиг­нала в усилителях с малым входным сопротивлением, выполнен­ных обычно на биполярных транзисторах.

Сквозной КУ по напряжению (именуемый иногда КУ по э. д. с.) определяют как отношение установившегося значения амплитуды напряжения сигнала на выходе усилителя к амплитуде э. д. с. ис­точника сигнала

К_н=Ū_{вых m}/Ē_{и m}=(Ū_{вх m}/Ē_{и m})(Ū_{вых m}/ Ū_{вх m})=αК_н, (8)

где α= Ū_{вх m}/Ē_{и m}— коэффициент передачи входной цепи по напряжению.

Для входной цепи усилителя справедливы следующие соотно­шения:

Ū_вх=Ī_вхz_вх; Ī_вх= Ē_и/(z_и+z_вх),

откуда

α= Ū_{вх m}/ Ē_и=[Ē_и/(z_и+z_вх)](z_вх/Ē_и)=z_вх/(z_и+z_вх). (9)

Очевидно, z_вх чем больше по отношению к z_н, тем ближе α к единице, а КУ по э. д. с. ближе к КУ по напряжению.

Коэффициенты полезного действия. К. п. д. выходной цепи УЭ служит для оценки и сравнения экономичности работы различных видов УЭ при различных способах их включения и различных ре­жимах работы и определяется как отношение мощности сигнала Р_~, создаваемой в выходной цепи, к мощности, потребляемой вы­ходной цепью от источника питания η= Р_~/P₀.

К. п. д. выходной цепи усилителя учитывает потери мощности в выходной цепи усилителя и определяется как отношение мощно­сти сигнала, отдаваемой в нагрузку усилителя Р_н, к мощности Р ₀, потребляемой выходной цепью от источника питания η_вых=Р_н/P₀.

Промышленный к. п. д. усилителя оценивает его экономичность работы и определяется как отношение мощности сигнала Р_н, отда­ваемой в нагрузку к суммарной мощности Σ P, потребляемой всеми цепями усилителя от всех источников питания η_п=Р_н/Σ P. Обычно η_п≈0,2÷0,7.

Искажения в усилителях. Под искажениями понимают измене­ния формы сигнала на выходе усилителя по сравнению с формой сигнала на его входе. В зависимости от причин, вызывающих из­менение формы сигнала на выходе усилителя, различают линейные и нелинейные искажения.

Линейные искажения обусловлены влиянием реактивных эле­ментов (емкостей, индуктивностей) усилителя, сопротивление ко­торых зависит от частоты. Форма сигнала на выходе линейного уси­лителя гармонических сигналов может отличаться от формы сиг­нала на его входе по двум причинам. Во-первых, гармонические со­ставляющие входного сигнала усиливаются неодинаково. Коэффи­циент усиления К _н зависит от частоты. Эти изменения формы вы­ходного сигнала, обусловленные зависимостью от частоты модуля комплексного коэффициента усиления, называют амплитудно-час­тотными искажениями. Во-вторых, усилитель вносит фазовые сдви­ги, которые зависят от частоты и изменяют взаимный сдвиг во вре­мени гармонических составляющих выходного сигнала. Эти изме­нения формы выходного сигнала, обусловленные зависимостью от частоты лишь аргумента комплексного КУ, называют фазочастотными искажениями.

Амплитудно-частотные искажения оценивают по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ). Она представляет собой зависи­мость модуля комплексного КУ от частоты (рис. 3) при подаче на вход усилителя неизменного напряжения гармонического сиг­нала. Из реальной АЧХ усилителя звуковых частот видно, что в об­ласти нижних (малых) и верхних (больших) частот КУ уменьшает­ся. Неравномерность АЧХ в диапазоне рабочих частот усилителя обусловлена амплитудно-частотными искажениями. В области сред­них частот КУ К _н.ср практически не зависит от частоты. Нижняя f_нч и верхняя f_вч граничные частоты определяются допустимым уменьшением КУ К _н относительно его значения на средней частоте К _н.ср.

Для количественной оценки АЧХ, т.е. частотных искажений, пользуются коэффициентом частотных искажений. Он равен отношению КУ на средней частоте (обычно на частоте 1 кГц) к КУ на рассматриваемой частоте M = K _н.cp/ K _f. Если М =1, амплитудно-частотные искажения отсутствуют. Если неравномерность частотной характеристики превышает ±25%, т. е. 0,75≤ М ≤1,25, то частотные искажения становятся заметными на слух.

В технике связи принято амплитудно-частотные искажения вы­ражать в логарифмических единицах

М (дБ)=20lg M =20lg(K _н.cp/ K_f)= 20lg K _н.cp-20lg K_f = K _н.cp(дБ)- K_f (дБ).

Положительная величина М (дБ) соответствует спаду, а отри­цательная— подъему частотной характеристики. В многокаскадных усилителях с коэффициентами частотных искажений М ₁, М ₂,…, М_n общий коэффициент М = М ₁, М ₂,…, М_n. Если одни каскады имеют спад, а другие — подъем частотной характеристики, то это приво­дит к компенсации частотных искажений и исправлению (коррек­ции) частотной характеристики.

Диапазон рабочих частот (или полоса пропускания ∆f, см.3) усилителя ограничивается областью частот от f_нч до f_вч, в пределах которой частотные искажения не превышают заданного значения. При ослаблении верхних частот звук становится глухим, басящим, а при малом усилении в области низких частот — метал­лическим, звенящим. Звуковые колебания, слышимые ухом челове­ка, лежат в пределах 20—20 000 Гц. Допустимое значение коэффи­циента частотных искажений на краях полосы пропускания зависит от назначения усилителя. Усилители, используемые в телефонии, где важна лишь разборчивость речи, а не ее натуральность, выполняют с относительно узкой полосой 300—3400 Гц при М ≈3 дБ. Хорошее качество звучания можно получить при воспроизведении полосы частот 50—10 000 Гц и удовлетворительное — при полосе 100— 6000 Гц. Усилители, входящие в радиовещательный тракт высшего класса, должны иметь М ≤2 дБ в диапазоне частот 30—15 000 Гц. Телевизионные усилители имеют рабочий диапазон 50 Гц —6 МГц.

Фазочастотные искажения оценивают по фазочастотной характе­ристике (ФЧХ), которая выражает зависимость от частоты фазово­го сдвига φ выходного напряжения (тока) относительно входного

Вых. мин

напряжения (тока) при действии на входе усилителя синусоидаль­ного сигнала (рис. 4). При φ>0 выходное напряжение опе­режает входное. Если φ<0, вы­ходное напряжение отстает от входного. Если все гармоники сложного сигнала сдвигаются усилителем на одинаковое время, т. е. угол сдвига фаз, вносимый усилителем, пропорционален ча­стоте, то форма выходного сиг­нала повторяет форму входного без искажений.

ФЧХ, не создающая искаже­ний формы сигнала, представляет собой линейную зависимость фа­зового сдвига от частоты φ(ω) = — t ₃ω=— t ₃2πf (см. штриховую прямую на рис. 4). Углом на­клона этой линии определяется групповое время запаздывания t ₃ сигнала на выходе усилителя. Если прямая пропорциональность нарушается, т. е. ФЧХ нелиней­на, то различные спектральные составляющие входного сигнала будут запаздывать на различное время и форма выходного сигна­ла будет искажаться. Нелиней­ные искажения формы сигнала вызываются нелинейностью ха­рактеристик элементов усилите­ля. В первую очередь эти иска­жения обусловлены нелинейно­стью ВАХ УЭ и диодов особенно в оконечных каскадах. Сказы­вается также нелинейность индуктивностей в катушках с ферромагнитными сердечниками и полупроводниковых конденсато­ров интегральных микросхем. В меньшей мере сказывается нели­нейность характеристик намагни­чивания сердечников трансфор­маторов и дросселей.

Рис.3. Амплитудно-частотная характеристика Рис. 4. Фазочастотная характеристика

Если на нелинейную ВАХ УЭ (рис. 5) действует синусои­дальное напряжение U _вх частотой f, то форма выходного тока i становится несинусоидальной (неравны полуволны тока). Выходной ток является периодиче­ской несинусоидальной функцией времени, поэтому в нем содер­жатся гармоники основной частоты вида 2f, 3f, 4f, …; которых не было в спектре входного сигнала. В этом отличие нелинейных искажений от линейных, при которых в выходном сигнале нет новых составляющих тока.

Чем больше нелинейность характеристик элементов усилителя, тем больше гармоник и комбинационных частот в его выходном сиг­нале, влияющих на характер звучания (возникают трески, речь становится хриплой, снижается разборчивость).

Нелинейность усилителя гармонических сигналов оценивают коэффициентом гармоник К _г, под которым понимают отношение усредненной квадратичной суммы высших гармоник к первой гар­монике, т. е. отношение действующего значения всех высших гар­моник к действующему значению первой гармоники тока (%)

К _г= (√ I ²₂+I²₃+… I ²_n/ I ₁) 100=(√ U ²_{2 m} +U²_{3 m} +…+ U ² _nm / U _{1 m} )100, (10)

где I_n — действующие значения гармоник тока; U_nm — амплитудные значения соответствующих гармоник напряжения.

Влияние гармоник выше третьего порядка на форму выходного сигнала невелико и их часто не учитывают. Если коэффициент гар­моник очень мал, его выражают в логарифмических единицах. При этом вводят понятие затухания нелинейности по соответствующим гармоникам.

Затухание нелинейности по 2-й и 3-й гармоникам:

a _г2 = 20lg =20lg ; а _г3 = 20lg =20 lg . (11)

Допустимая величина k _гзависит от назначения усилителя. В усилителях звуковых частот нелинейные искажения на слух не­заметны, если k_г<0,2÷0,5%. Для усилителей среднего качества k_г=3÷4%, а высшего k_г<0,5%. Минимальный k_г должен быть в групповых усилителях многоканальной связи. При большой нели­нейности искажается информация, как в отдельных каналах, так и из-за наличия высших гармоник; создаются дополнительные помехи в других каналах.

В таких усилителях затухание нелинейности по 2-й гармонике достигает 80 дБ (k _г2= I ₂/ I ₁= U_{2 m} /U_{1 m} ≈0,0001), а по 3-й —100 дБ (k_г3≈0,00001).

Рис. 5. Вольт-амперная характеристика УЭ

Искажения импульсных сигналов. Форма импульсных сигналов разнообразна. В спектре каждой импульсной последовательности содержатся высшие гармоники. Содержание гармоник зависит от формы сигнала. Влияние нелинейности ВАХ УЭ на сигналы раз­ной формы неодинаково (рис 6). Так, пилообразные импульсы заметно искажаются уже при небольшой нелинейности. Искажение прямоугольных импульсов несущественно даже при сильно нелиней­ных ВАХ.

В этих условиях оценка нелинейности усилителей импульсных сигналов по k _г неэффективна. Поэтому при усилении импульсных сигналов предпочитают оценивать непосредственно нелинейность БАХ УЭ, определяя коэффициент нелинейности

k _нел=(S_макс - S _мин)/S_макс (12)

где S = di / du —крутизна характеристики;

S_макс и S _мин — максимальное и минимальное значение крутизны для полного раз­маха импульсов.

Рис. 21.6. Влияние нелинейности вольт-амперной

характеристики на форму выходных сигналов

Амплитудная характеристика (АХ) усилителя представляет со­бой зависимость выходного напряжения сигнала от входного (рис. 7) при воздействии на вход усилителя гармонического колеба­ния постоянной частоты. Штриховой линией изображена идеальная АХ. Реальная АХ совпадает с идеальной лишь в области средних значений напряжений (участок АВ). При больших значениях вход­ного напряжения U _вх> U_{вх макс}, область за точкой ВАХ искривля­ется из-за нелинейности характеристик элементов усилителя. Из­гиб АХ при малых напряжениях (U _вх<U_{вх мин} область до точки A) возможен за счет напряжения собственных помех U _п в выходной цепи. При отсутствии сигнала помехи маскируют слабый сигнал. Для нормальной работы усилителя минимальное выходное напря­жение U _{вых мин} должно в несколько раз превышать напряжение по­мех. В диапазоне напряжений U_{вх мин} - U _{вх макс} усилитель линеен.

Динамический диапазон усилителя характеризуется отношением максимального к минимальному значению входных напряжений

Д_у = U _{вх макс}/U_{вх мин} или Д_у(дБ)=20lg(U _{вх макс}/ U_{вх мин}),

усиливаемых усилителем без чрезмерных помех и искажений. Ми­нимальное напряжение сигнала на входе усилителя ограничива­ется его собственными шумами или уровнем помех, а максималь­ное— искажениями, которые возникают вследствие нелинейности характеристик элементов усилителя. Если шумы являются основ­ными помехами в усилителе, то

Д_у= U _{вх макс}/γ_п U _{Σ щ.вх}, (13)

где γ_п= U_{вх мин}/ U _{Σ щ.вх}— коэффициент помехозащищенности.

Отношение сигнал/шум определяет предельно достижимый ди­намический диапазон усилителя. Для лучших усилителей Д_у ≥120 дБ.

В рабочем состоянии э.д.с. источника сигнала изменяется от минимального E _{и мин} до максимального Е_{и макс} значения. Отношение Е_{и макс}/ E _{и мин}=Д_с(дБ)=20lg Д_с называют динамическим диапазоном сигнала.

Динамический диапазон звучания симфонического оркестра ≥80 дБ, художественного, чтения — 30 дБ. Если Д_с>Д_у, возника­ют искажения. Для работы с допустимыми нелинейными искаже­ниями и помехозащищенностью необходимо, чтобы Д_у≥Д_с. Уве­личение Д_у достигается путем уменьшения уровня собственных помех, применением УЭ с более линейной характеристикой (обычно применяют более мощные УЭ). Для уменьшения Д _с сжимают диа­пазон сигнала с помощью ручной или автоматической регулировки усиления. Передача будет хорошей, если соотношение воспроизводимых мощностей составляет 10⁶, что соответствует соотношению напряжений 10³, т. е. Д _y=20lg 10³= 60 дБ.

Рис. 7. Амплитудная характеристика усилителя