Характеристики усилителя

Под искажениями понимают отклонение формы выходного сигнала от формы входного. Для оценки искажения сигнала служатхарактеристики усилителя.

Относительный (нормированный) коэффициент усиления, зависящий от частоты

Y = | K |/ K ₀,

где K ₀ — коэффициент усиления на средней частоте.

Показателем степени частотных искажений служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики,

а количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений.

Коэффициент частотных искажений в относительных единицах определяется по выражению

M = 1/ Y = K ₀/| K |,

или в логарифмических единицах как

M, дБ = 20lg M.

По амплитудно-частотной характеристике и допустимой величине частотных искажений можно определить значение нижней f _н и верхней f _в граничных частот, а также полосу рабочих частот

Δ f = f _в– f _н.

Весь частотный диапазон усилителя, разбивают на три части (нижние, средние и верхние частоты)

1. В области средних частот (СЧ) значениями реактивных сопротивлений разделительных конденсаторов, ввиду их малости, можно пренебречь. Кроме того, можно пренебречь шунтирующим действием реактивного сопротивления выходной эквивалентной емкости конденсатора, включающей емкости монтажа и нагрузки.

В технике усилительных устройств под средней частотой f ₀ понимают значения:

— 1 кГц для усилителей низкой частоты;

— 0 Гц для усилителей постоянного тока;

— для других типов усилителей.

2. В области верхних частот (ВЧ) уже нельзя пренебречь шунтирующим действием реактивного сопротивления выходной эквивалентной емкости конденсатора.

Модуль коэффициента передачи по напряжению в области верхних частот следует определить по выражению:

или в относительных единицах

,

где — постоянная времени в области ВЧ.

Общепринятым является понятие верхней (и нижней) частоты, отсчитываемой на уровне уменьшившегося в раз коэффициента усиления.

Верхнюю граничную частоту АЧХ усилителя можно определить при подстановке его значения, равного на граничной частоте в последнее выражение:

.

3. В области нижних частот (НЧ) значениями реактивных сопротивлений разделительных конденсаторов уже нельзя не пренебрегать.

Для области нижних частот выражение модуля коэффициента передачи по напряжению определится следующим образом:

или в относительных (нормированных) единицах

,

где — постоянная времени в области НЧ.

Результирующая АЧХ усилителя, справедливое для всей области рабочих частот, можно записать как:

или в относительных (нормированных) единицах

.

Фазовые искажения вызываются различным фазовым сдвигом различных по частоте составляющих спектра сигнала.

Зависимость угла сдвига по фазе между входным и выходным сигналами от частоты оценивается по фазо-частотной характеристике (ФЧХ).

Выражение ФЧХ усилителя имеет вид:

.