Основные характеристики усилителей

Важнейшими характеристиками усилителя являются: коэффициент усиления, полоса пропускания (диапазон рабочих частот), входное и выходное сопротивления, выходная мощность, искажения усиливаемого сигнала.

Коэффициент усиления – отношение установившегося значения выходного сигнала к входному. В зависимости от типа усиливаемой величины различают коэффициенты усиления:

по напряжению ;

по току ;

по мощности: ,

где , , , , , - действующие значения входных и выходных напряжений, токов и мощностей.

При использовании логарифмических единиц можно записать:

дБ, дБ, дБ.

Полоса пропускания усилителя – диапазон рабочих частот в пределах которого коэффициент усиления не снижается ниже значения от своего максимального значения .

Входное и выходное сопротивления. Их значения должны учитываться при согласовании усилительного устройства с источником входного сигнала и с нагрузкой.

, ,

где - напряжение на выходе усилителя без нагрузки; , - напряжение и ток на выходе при подключенной нагрузке.

Выходная мощность усилителя – та часть мощности, которая может быть выделена на нагрузке. Для активной нагрузки она равна

,

где - сопротивление нагрузки.

Искажения в усилителе связаны с нелинейной зависимостью выходного сигнала от входного, обусловленной нелинейными статическими характеристиками полупроводниковых приборов, и с частотной зависимостью амплитуды и фазы выходного сигнала. Поэтому при анализе работы усилителя рассматривают два вида искажений сигнала: статические (нелинейные) и динамические (частотные и фазовые).

Нелинейные искажения приводят к появлению в спектре выходного сигнала дополнительных частотных составляющих. Для оценки нелинейных искажений служит коэффициент гармоник

,

где - действующие значения высших гармоник выходного сигнала, начиная со второй; - действующее значение основной гармоники выходного сигнала.

Частотные искажения обусловлены неравномерностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя и легко оцениваются по виду АЧХ. Количественно частотные искажения определяются коэффициентом частотных искажений

,

где - коэффициент усиления в середине полосы пропускания усилителя, - коэффициент усиления на заданной частоте.

Фазовые искажения обусловлены неравномерностью фазо-частотной характеристики (ФЧХ). Поскольку в реальных усилителях используются только минимально-фазовые звенья, то фазовые искажения однозначно связаны с частотными искажениями и, как правило, отдельно не рассматриваются.