Технические требования к усилителям

Наиболее трудно технически реализуемыми являются группо­вые усилители, так как к ним предъявляются чрезвычайно жест­кие требования в отношении основных электрических характери­стик.

Коэффициент усиления. Основным параметром усили­теля является коэффициент усиления, который определяется от­ношением напряжения на выходе усилителя к напряжению на его входе () или как разность уровней по напряжению на выходе и входе усилителя ().

Величина коэффициента усиления зависит от назначения уси­лителя и места его включения. Так, например, усиление усили­телей оконечной станции определяется внутренней диаграммой относительных уровней. Усиление усилителей промежуточной стан ции, как правило, определяется допустимым затуханием предше­ствующего усилительного участка. В аппаратуре многоканальной электросвязи находят применение усилители с усилением от до­лей непера (несколько децибел) до 8 неп (70 дб).

Выходная мощность. Для большинства усилителей ап­паратуры многоканальной электросвязи (за исключением вспомо­гательных) требуемая выходная мощность связана с величиной относительного (измерительного) уровня на выходе усилителя и с числом каналов системы (см. гл. 2).

Максимальная неискаженная мощность усилителя Р может быть рассчитана при этом по формуле

мвт, (8.1)

где —коэффициент надежности, показывающий, какая часть вы­ходной мощности сохраняется к концу срока службы усилитель­ного элемента (выходного каскада); — относительный (из­мерительный) уровень на выходе усилителя по диаграмме уров­ней, установленной по одному из каналов многоканальной систе­мы (предполагается, что во всех каналах системы этот уровень одинаков); —максимально возможная величина отклонения относительного уровня во времени (.за -счет неточности установки диаграммы уровней и неточности регулирования в процессе эк­сплуатации). Рекомендуется принимать =0,2 неп (2 дб); — величина, • учитывающая вероятность сложения макси­мальных мгновенных напряжений от отдельных каналов и зави­сящая от числа каналов в системе.

Нелинейные искажения. Одной из наиболее важных характеристик усилителя является его нелинейность. В индивиду­альных усилителях нелинейные искажения могут быть в первом приближении оценены по амплитудной характеристике, которая, как известно, представляет собой зависимость уровня на выходе усилителя от уровня на его входе при определенной частоте .

Так как , то можно амплитудную характеристику усилителя определить как зависимость усиления усилителя по напряжению от уровня на его входе (или на выходе); S=q>(p_BX) или . Иногда удобнее амплитудную характеристику изображать как связь между амплитудами напряжения на выхо­де и входе усилителя при частоте :

Аналитически амплитудная характеристика усилителя, харак­теризующая отсутствие нелинейных искажений, выражается лю­бой из следующих формул:

(8.2)

где S и К —постоянные величины, причем если S выражено в неперах, то .

В индивидуальных усилителях нелинейность оценивается коэф­фициентом нелинейных искажения ,

где —амплитуда напряжения первой гармоники частоты в на выходе усилителя; -амплитуды напряжений всех высших гармоник в той же точке. При этом на вход усилителя пода­ется синусоидальное.напряжение частоты .

Требования к нелинейности групповых усилителей, предназ­наченных для усиления многоканального сигнала, должны быть несравненно более жесткими, чем для индивидуальных, так как даже незначительная (Нелинейность (см. гл. 2) может привести к появлению на выходе усилителя дополнительных комбинационных составляющих, частоты которых расположены в пределах диа­пазонов частот отдельных каналов. Для оценки нелинейности групповых усилителей пользуются понятием затухания нелинейно­сти по гармоникам (см. гл. 2).

В современных многоканальных системах требуемые затуха­ния нелинейности групповых усилителей составляют =10 неп и =12,5 неп (при нулевом уровне сигнала).

Помехи усилителя. Как известно, для получения удовлет­ворительного качества связи необходимо обеспечить достаточно малый уровень помех на клеммах приемного устройства. В об­щем балансе помех в каналах связи существенную роль, особен­но на длинных кабельных магистралях, играют помехи, возникаю­щие в усилителях, так как их число порой достигает сотен или даже тысяч.

Основными причинами возникновения помех в усилителях яв­ляются: пульсация источников питания; влияние внешних элек­тромагнитных полей на элементы усилителя; тепловые помехи со­противлений в схеме усилителя; собственные помехи усилитель­ных элементов.

При проектировании усилителей (особенно линейных) надо обеспечить разность между измерительным уровнем полезного сиг нала и уровнем помех на выходе усилителя порядка 94-10 неп {80+90 дб).

Частотная характеристика усиления. Для каждого типа усилителей, рассчитанного на усиление сигнала в определенном диапазоне частот, задаются требования в отношении ча­стотной характеристики усиления. Частотная харак­теристика усиления усилителя промежуточной станции, как правило, зависит от частотной характеристики затухания предшествующего усилительно­го участка. Желательно, чтобы усилитель, включаемый в лю­бую точку тракта связи, вно­сил амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, компенсирующие искажения, вносимые предшествующим участком.

Входное и выходное сопротивления усили­теля. Обычно задаются опре­деленными требованиями в от­ношении входного и выходного сопротивления усилителя.

Чаще всего эти требования вызваны необходимостью сог­ласования входного и выходного сопротивлений усилителя с характеристическими (или входными) сопротивлениями предшест­вующих и соответственно последующих пассивных четырехполюс­ников. Особенное значение это имеет в том случае, если такими четырехполюсниками являются фильтры, выравниватели, линии.