Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

III. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЕЙ

Читайте также:
  1. I. Измерение частотной характеристики усилителя и определение его полосы пропускания
  2. I.2. Классификация усилителей.
  3. I.3. Основные технические показатели усилителей.
  4. IC.4. Схемы резонансных усилителей на транзисторах.
  5. IX.3. Параметры резонансных усилителей.
  6. А.2 Гигиенические характеристики и нормы вибрации

 

Все практические усилительные схемы усиливают мощность входного сигнала, однако в ряде случаев основным показателем усилителя являются величины выходных напряжения UВЫХ (UH) или тока IВЫХ (IH). Поэтому по назначению различают усилители мощности, напряжения и тока. В зависимости от характера входной и выходной величины сигналов различают: коэффициент усиления по напряжению КU = UВЫХ /UВХ; коэффициент усиления по току КI = IВЫХ /IВХ и коэффициент усиления по мощности КР = РВЫХВХ = UВЫХ IВЫХ / (UВХ IВХ) = КU КI. По существу представленные коэффициенты усиления отражают АЧХ усилителя.

В усилителях в основном используются биполярные и полевые транзисторы, а новейшая усилительная техника базируется на линейных интегральных микросхемах. Усилительные элементы в усилителях могут работать в линейном и нелинейном режиме. Если усилительный элемент работает в линейном режиме, то усилитель относят к классу линейных, считают активным линейным четырехполюсником и на него распространяются все свойства линейных цепей. Если же усилительный элемент работает в нелинейном режиме, то усилитель является нелинейным устройством, хотя по форме выходной и входной сигналы практически всегда совпадают. Один из нелинейных режимов работы – ключевой.

По форме усиливаемых входных сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов.

В зависимости от значения нижней граничной частоты усиливаемых сигналов усилители подразделяются на усилители постоянного тока (УПТ) и переменного тока. Современные УПТ способны усиливать и переменные сигналы, верхняя частота спектра которых достигает значения 100 МГц. Усилители переменного тока усиливают лишь гармонические составляющие сигнала в определенной полосе частот: от нижней fН до верхней fВ Среди усилителей переменного тока различают усилители низких (звуковых) частот (УНЧ; УЗЧ), усилители промежуточных частот (УПТЧ), усилители высоких частот (УВЧ), узкополосные (избирательные) и широкополосные (импульсные) усилители.

Усилителям низких частот свойственно усиление в частотном диапазоне от десятков Гц до десятков кГц. УПЧ применяются в диапазонах от сотен кГц до десятков МГц. УВЧ усиливают сигналы от сотен МГц до десяток ГГц.

Избирательные усилители работают в узкой полосе частот. Они делятся на резонансные и полосовые усилители. Отношение рабочей полосы частот к несущей частоте ∆f/f0 составляет в них 0,005…0,1. на выходе резонансных усилителей обычно включены колебательные контуры.

Усилители, ширина полосы рабочих частот которых соизмерима со средней частотой этой полосы, относятся к широкополосным. Они предназначены для усиления импульсных сигналов. Усилитель называется широкополосным, если выполняется условие:

, (1)

где - средняя частота рабочей полосы.



Для узкополосного усилителя характерна узкая полоса усиливаемых сигналов и выполнение неравенства:

. (2)

Частотный коэффициент передачи является основным параметром усилителя. В большинстве случаев входные и выходные значения сигнала являются однотипными (ток, напряжение или мощность), поэтому частотных коэффициент передачи называют коэффициентом усиления.

Введем в рассмотрение комплексный коэффициент передачи по напряжению (КПФ):

(3)

где К – коэффициент усиления по напряжению (АЧХ);

-фаза входного напряжения;

- фаза выходного напряжения;

- фазовый сдвиг в усилителе (ФЧХ).

Аналогично можно рассмотреть коэффициент усиления по току или по мощности.

Зависимость коэффициента усиления от частоты называется амплитудно-частотной, а зависимость от частоты фазового сдвига фазочастотной характеристиками соответствующего коэффициента передачи. Рабочим диапазоном частот усилителя называют некоторый интервал значений от wн до wв, внутри которого коэффициент усиления напряжения уменьшается от максимального значения не более чем в раз (на 3 дБ в случае использования логарифмической характеристики рабочего усиления: А = 20lg(UВЫХ/UВХ)) если нет иных требований. Например, усилители проводного вещания 1-го класса характеризуются неравномерностью усиления ± 2 дБ в полосе частот от 50 до 20000 Гц.

Загрузка...

На рис. 3 представлены АЧХ: çH(jw)ç= К(w) и ФЧХ: Q(w) = j(w) усилителя.

Рис.3. а) – АЧХ усилителя, б) – ФЧХ – усилителя.

 

Искажения формы сигнала, вызванные неодинаковым усилением его спектральных составляющих, называют частотными искажениями. Количественно частотные искажения оцениваются коэффициентом частотных искажений М.

Коэффициентом частотных искажений называется отношение коэффициента усиления в области средних частот Ко к усилению на данной частоте К:

>1. (4)

При использовании транзистора в режимах близких к предельным возникают нелинейные искажения формы сигнала. Уровень нелинейных искажений усиливаемого сигнала оценивают коэффициентом гармоник (коэффициентом нелинейных искажений)

, (5)

где Р12,…, Рn; U1, U2,…, Un; I1, I2,… In – мощности, напряжения и токи соответственно 1-, 2-, …, n – й гармонических составляющих входного сигнала.

Важную роль в проведении анализа работы схемы усилителя играет амплитудная характеристика. Амплитудной характеристикой усилителя называется зависимость действующего значения напряжения на выходе усилителя Uвых. от действующего значения гармонического напряжения, подведенного ко входу усилителя Uвх. Амплитудная характеристика снимается при подаче на вход усилителя гармонического напряжения:

(6)

при частоте, равной средней частоте рабочей полосы частот усилителя wо, изменяя напряжение входного сигнала от нуля, снимают зависимость выходного напряжения от входного .

Амплитудная характеристика изображена на рис. 4.

 

Рис.4. Амплитудная характеристика усилителя

 

На участке между точками Uвх мин и Uвх макс амплитудная характеристика имеет линейный участок.Таким образом, без искажений сигналы с амплитудой напряжения не выше Uвх макс и не ниже Uвх мин, отношение которых представляет динамический диапазон (дБ):

DдБ=201g (Uвх макс /Uвх мин). (7)

При отсутствии полезного сигнала на входе, помехи создают напряжение Uп. Наличие этого напряжения обусловлено прежде всего собственными шумами резисторов и усилительных приборов, входящих в состав усилителя. У идеального усилителя амплитудная характеристика – прямая линия, проходящая через ось ординат в точке Uвх= Uш, определяющейся напряжением собственных шумов усилителя. Участок Uвх< Uвх мин не используется, так как усиливаемый сигнал здесь не различим на фоне внутренних шумов усилителя. Изгиб амплитудной характеристики при Uвх> Uвх макс характеризует появление искажений формы выходного напряжения.

Входным сопротивлением усилителя называется отношение значений напряжения и тока на его входе:

(8)

Значение величины Zвх очень важно, т.к. входное напряжение, а, следовательно, и напряжение на нагрузке значительно зависят от него.

Выходным сопротивлением усилителя называется отношение:

, (9)

Последний усилительный каскад работает непосредственно на нагрузку и называется выходным усилительным каскадом. Он усиливает колебания по мощности.

Перед выходным каскадом может быть несколько каскадов, которые называют соответственно входной и предварительные.

Данные типы усилительных каскадов, как правило, являются маломощными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В лекции были рассмотрены основные понятия и определения, касающиеся усилителей электрических сигналов, а также их классификация, параметры и характеристики. Необходимо отметить, что изложенный материал основывается на ранее изученной теме «Основы теории четырехполюсников» и дисциплине «Электроника».

Задание на самостоятельную работу:

1. Уяснить основные требования, предъявляемые к дисциплине, основные понятия и определения, технические показатели и характеристики АЭУ по материалам лекции и рекомендованной литературы.

2. Дополнить конспект лекции.

3. Из курса Электроники повторить устройство, принцип действия, характеристики биполярного транзистора.

 


Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 508 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Дрезден – Париж (2 дня) – Амстердам| Работа № 5 Расчет бункера для сыпучих материалов

mybiblioteka.su - 2015-2020 год. (0.01 сек.)