На основе конфигурации транзистора

Классификация усилителей

Схема усилителя — это схема, которая усиливает сигнал. Действие усилителя и важные соображения для практической схемы транзисторного усилителя также были подробно описаны в предыдущих главах.

Давайте теперь попробуем разобраться в классификации усилителей. Усилители классифицируются по многим соображениям.

На основании количества этапов

В зависимости от количества ступеней усиления, существуют одноступенчатые усилители и многоступенчатые усилители.

Одноступенчатые усилители — это имеет только одну транзисторную схему, которая представляет собой одноступенчатое усиление.

Многоступенчатые усилители — это имеет несколько транзисторных цепей, которые обеспечивают многоступенчатое усиление.

Одноступенчатые усилители — это имеет только одну транзисторную схему, которая представляет собой одноступенчатое усиление.

Многоступенчатые усилители — это имеет несколько транзисторных цепей, которые обеспечивают многоступенчатое усиление.

На основании его вывода

В зависимости от параметра, который усиливается на выходе, существуют усилители напряжения и мощности.

Усилители напряжения — Схема усилителя, которая увеличивает уровень напряжения входного сигнала, называется усилителем напряжения.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая увеличивает уровень мощности входного сигнала, называется усилителем мощности.

Усилители напряжения — Схема усилителя, которая увеличивает уровень напряжения входного сигнала, называется усилителем напряжения.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая увеличивает уровень мощности входного сигнала, называется усилителем мощности.

На основании входных сигналов

В зависимости от величины входного сигнала, они могут быть классифицированы как усилители малого сигнала и большого сигнала.

Усилители малого сигнала — когда входной сигнал настолько слаб, что вызывает небольшие колебания тока коллектора по сравнению с его значением покоя, усилитель называется усилителем малого сигнала.

Усилители большого сигнала — когда флуктуации тока коллектора велики, то есть выходят за пределы линейной части характеристик, усилитель называется усилителем большого сигнала.

Усилители малого сигнала — когда входной сигнал настолько слаб, что вызывает небольшие колебания тока коллектора по сравнению с его значением покоя, усилитель называется усилителем малого сигнала.

Усилители большого сигнала — когда флуктуации тока коллектора велики, то есть выходят за пределы линейной части характеристик, усилитель называется усилителем большого сигнала.

Аудиоусилители — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, лежащие в диапазоне звуковых частот, то есть в диапазоне частот от 20 Гц до 20 КГц, называется аудиоусилителем.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, которые находятся в очень высоком диапазоне частот, называется усилителем мощности.

Аудиоусилители — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, лежащие в диапазоне звуковых частот, то есть в диапазоне частот от 20 Гц до 20 КГц, называется аудиоусилителем.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, которые находятся в очень высоком диапазоне частот, называется усилителем мощности.

На основе условий смещения

В зависимости от режима их работы существуют усилители класса A, класса B и класса C.

Усилитель класса A — Условия смещения в усилителе мощности класса A таковы, что ток коллектора протекает для всего применяемого сигнала переменного тока.

Усилитель класса B — Условия смещения в усилителе мощности класса B таковы, что ток коллектора протекает в течение половины цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса C — Условия смещения в усилителе мощности класса C таковы, что ток коллектора протекает менее чем на половину цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса AB. Усилитель класса AB — это усилитель мощности класса AB, созданный путем объединения класса A и класса B, чтобы иметь все преимущества обоих классов и минимизировать проблемы, с которыми они сталкиваются.

Усилитель класса A — Условия смещения в усилителе мощности класса A таковы, что ток коллектора протекает для всего применяемого сигнала переменного тока.

Усилитель класса B — Условия смещения в усилителе мощности класса B таковы, что ток коллектора протекает в течение половины цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса C — Условия смещения в усилителе мощности класса C таковы, что ток коллектора протекает менее чем на половину цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса AB. Усилитель класса AB — это усилитель мощности класса AB, созданный путем объединения класса A и класса B, чтобы иметь все преимущества обоих классов и минимизировать проблемы, с которыми они сталкиваются.

На основе метода сцепления

В зависимости от способа соединения одного каскада с другим, есть усилитель с прямой связью, усилитель с прямой связью и трансформатор.

Усилитель с RC-связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая соединена со следующей ступенью с использованием комбинации резистора и конденсатора (RC), может называться RC-связанным усилителем.

Усилитель с трансформаторной связью — Многоступенчатая схема усилителя, соединенная с следующей ступенью с помощью трансформатора, может называться усилителем с трансформаторной связью.

Усилитель с прямой связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая напрямую связана со следующей ступенью, может называться усилителем с прямой связью.

Усилитель с RC-связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая соединена со следующей ступенью с использованием комбинации резистора и конденсатора (RC), может называться RC-связанным усилителем.

Усилитель с трансформаторной связью — Многоступенчатая схема усилителя, соединенная с следующей ступенью с помощью трансформатора, может называться усилителем с трансформаторной связью.

Усилитель с прямой связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая напрямую связана со следующей ступенью, может называться усилителем с прямой связью.

На основе конфигурации транзистора

В зависимости от типа конфигурации транзистора существуют усилители CE CB и CC.

Усилитель CE — Схема усилителя, которая сформирована с использованием комбинации транзисторов, настроенной CE, называется усилителем CE.

Усилитель CB — Схема усилителя, которая сформирована с использованием комбинации транзисторов с CB-конфигурацией, называется CB-усилителем.

Усилитель CC — Схема усилителя, которая сформирована с использованием транзисторной комбинации, сконфигурированной для CC, называется усилителем CC.

Источник

6.1. Классификация, основные характеристики и параметры усилителей

Наиболее важное назначение электронных приборов – усиление электрических сигналов. Устройства, предназначенные для выполнения этой задачи, называются электронными усилителями (рис. 6.1). 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.

Усилителем называется устройство, предназначенное для повышения мощности входного сигнала. Увеличение мощности, выделяемой в сопротивлении нагрузки, по сравнению с мощностью источника входного сигнала, достигается за счет энергии источника постоянного напряжения, называемого источником питания (при этом соблюдается закон сохранения энергии). Маломощный входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в нагрузку. Под воздействием входного сигнала на выходе усилительного элемента возникают более мощные колебания, которые и передаются в нагрузку.

Читайте:  Разбор задания 28 ЕГЭ по обществознанию

Усилители, используемые в современных устройствах, отличаются параметрами, назначением, характером усиливаемых сигналов и т.д.

По характеру усиливаемого сигнала усилители можно разделить на две группы: усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов:

Усилители гармонических сигналов (гармонические усилители) предназначены для усиления непрерывных во времени сигналов. При изменении любого параметра сигнала в усилителе возникает переходный процесс: колебание на выходе усилителя достигает установившегося значения через определенное время. Параметры усиливаемого сигнала в гармонических усилителях изменяются значительно медленнее переходных процессов;

Усилители импульсных сигналов (импульсные усилители) предназначены для сигналов, уровень которых меняется настолько быстро, что переходный процесс является определяющим для усиленного сигнала.

По ширине полосы и абсолютным значениям усиливаемых частот можно выделить следующие группы усилителей:

· усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие как переменную, так и постоянную составляющие сигнала, т.е. низшая пропускаемая частота fн = 0;

· усилители переменного тока, усиливающие только переменную составляющую сигнала.

В свою очередь, усилители переменного тока в зависимости от значений частот fн и fв делятся на следующие группы:

ü усилители звуковых частот (УЗЧ) или усилители низких частот (УНЧ), частотный спектр которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц;

ü усилители высокой частоты (УВЧ), имеющих полосу пропускания от десятков килогерц до сотен мегагерц;

ü избирательные (или селективные) усилители, усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней (обычно fв / fн ≈ 1). Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах. Часто их называют резонансными или полосовыми;

ü усилители видеочастот, работающие в полосе частот от 50 Гц до 6 МГц. Усилители с fв > 100 кГц называют широкополосными.

По типу усилительного элемента различают: транзисторные, ламповые, параметрические, квантовые и магнитные усилители.

По конструктивному выполнению усилители можно подразделить на две большие группы: усилители, выполненные с помощью дискретной технологии и усилители, выполненные с помощью интегральной микросхемотехники.

Приведенные классификационные признаки являются далеко не полными. Можно подразделять усилители по электрическому параметру усиливаемого сигнала. По этому признаку усилители подразделяют на усилители напряжения, тока или мощности (такое разделение условно, так как в любом случае усиливается мощность). По числу усилительных каскадов усилители можно разделить на однокаскадные и многокаскадные и т.д.

Работу усилителей принято оценивать рядом технических показателей и характеристик, которые зависят от требований, предъявляемых к ним, и их конкретного назначения. Важнейши

Источник

Характеристики усилителей: классификация, диаграммы, основные параметры

рис. 2.1

Усилитель — это электронное устройство, управляющее потоком энергии, идущей от источника питания к нагрузке. Причем мощность, требующаяся для управления, как правило, намного меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а формы входного (усиливаемого) и выходного (на нагрузке) сигналов совпадают (рис. 2.1).

Классификация усилителей

Все усилители можно классифицировать по следующим признакам:

По частоте усиливаемого сигнала:

  • усилители низкой частоты (УНЧ) для усиления сигналов от десятков герц до десятков или сотен килогерц;
  • широкополосные усилители, усиливающие сигналы в единицы и десятки мегагерц;
  • избирательные усилители, усиливающие сигналы узкой полосы частот;

По роду усиливаемого сигнала

  • усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы с частотой от нуля герц и выше;
  • усилители переменного тока, усиливающие электрические сигналы с частотой, отличной от нуля;

По функциональному назначению

  • усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности в зависимости от того, какой из параметров усилитель усиливает. Основным количественным параметром усилителя является коэффициент усиления.

В зависимости от функционального назначения усилителя различают коэффициенты усиления по напряжению КU, току Кi или мощности КР:

где Uвх, Iвх — амплитудные значения переменных составляющих соответственно напряжения и тока на входе;

Uвых , Iвых — амплитудные значения переменных составляющих соответственно напряжения и тока на выходе;

Рвх, Рвых — мощности сигналов соответственно на входе и выходе. Коэффициенты усиления часто выражают в логарифмических единицах — децибелах:

Усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов. Для многокаскадных усилителей его коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных его каскадов: К = К1 · К2 · … · Кn

Если коэффициенты усиления каскадов выражены в децибелах, то общий коэффициент усиления равен сумме коэффициентов усиления отдельных каскадов:

Обычно в усилителе содержатся реактивные элементы, в том числе и «паразитные», а используемые усилительные элементы обладают инерционностью. В силу этого коэффициент усиления является комплексной величиной:

где КU— модуль коэффициента усиления; φ — сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями с амплитудами Uвх и Uвых.

Помимо коэффициента усиления важным количественным показателем является коэффициент полезного действия:

где Рист — мощность, потребляемая усилителем от источника питания.

Роль этого показателя особенно возрастает для мощных, как правило, выходных каскадов усилителя.

К количественным показателям усилителя относятся также входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя:

где Uвх и Iвх — амплитудные значения напряжения и тока на входе усилителя;

∆Uвых и ∆Iвых — приращения аплитудных значений напряжения и тока на выходе усилителя, вызванные изменением сопротивления нагрузки. Рассмотрим теперь основные характеристики усилителей.

Интересное видео о параметрах усилителя смотрите ниже:

Амплитудная характеристика усилителя

Амплитудная характеристика — это зависимость амплитуды выходного напряжения (тока) от амплитуды входного напряжения (тока) (рис. 2.2).

рис. 2.2

Точка 1 соответствует напряжению шумов, измеряемому при Uвx = 0, точка 2 — минимальному входному напряжению, при котором на выходе усилителя можно различать сигнал на фоне шумов.

Участок 2 − 3 — это рабочий участок, на котором сохраняется пропорциональность между входным и выходным напряжениями усилителя.

После точки 3 наблюдаются нелинейные искажения входного сигнала. Степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом нелинейных искажений (или коэффициентом гармоник):

рис. 2.3

где Ulm, U2m, U3m, Unm — амплитуды 1-й (основной), 2, 3 и n-й гармоник выходного напряжения соответственно. Величина D = Uвх max / Uвх minхарактеризует динамический диапазон усилителя. Рассмотрим пример возникновения нелинейных искажений (рис. 2.3). При подаче на базу транзистора относительно эмиттера напряжения синусоидальной формы uбэ в силу нелинейности входной характеристики транзистора iб = f(uбэ) входной ток транзистора iб (а следовательно, и выходной — ток коллектора) отличен от синусоиды, т. е. в нем появляется ряд высших гармоник.

Из приведенного примера видно, что нелинейные искажения зависят от амплитуды входного сигнала и положения рабочей точки транзистора и не связаны с частотой входного сигнала, т. е. для уменьшения искажения формы выходного сигнала входной должен быть низкоуровневым.

Поэтому в многокаскадных усилителях нелинейные искажения в основном появляются в оконечных каскадах, на вход которых поступают сигналы с большой амплитудой.

Читайте:  Сегодня мы с вами совершим путешествие по странам и материкам нашей планеты и узнаем какие животные там обитают

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ) усилителя.

АЧХ — это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты, а ФЧХ — это зависимость угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями от частоты. Типовая АЧХ приведена на рис. 2.4.

рис. 2.4

Частоты fн и fв называются нижней и верхней граничными частотами, а их разность (fн − fв) — полосой пропускания усилителя.

При усилении гармонического сигнала достаточно малой амплитуды искажения формы усиленного сигнала не возникает.

При усилении сложного входного сигнала, содержащего ряд гармоник, эти гармоники усиливаются усилителем неодинаково, так как реактивные сопротивления схемы по-разному зависят от частоты, и в результате это приводит к искажению формы усиленного сигнала.

Такие искажения называются частотными и характеризуются коэффициентом частотных искажений: М = K / Kf где Kf — модуль коэффициента усиления усилителя на заданной частоте.

Коэффициенты частотных искажений МН = K / KН и МВ = K / KВ называются соответственно коэффициентами искажений на нижней и верхней граничных частотах. АЧХ может быть построена и в логарифмическом масштабе. В этом случае она называется ЛАЧХ (рис. 2.5), коэффициент усиления усилителя выражают в децибелах, а по оси абсцисс откладывают частоты через декаду (интервал частот между 10f и f). рис. 2.5Обычно в качестве точек отсчета выбирают частоты, соответствующие f = 10n. Кривые ЛАЧХ имеют в каждой частотной области определенный наклон. Его измеряют в децибелах на декаду. Типовая ФЧХ приведена на рис. 2.6. рис. 2.6Она также может быть построена в логарифмическом масштабе. В области средних частот дополнительные фазовые искажения минимальны.

ФЧХ позволяет оценить фазовые искажения, возникающие в усилителях по тем же причинам, что и частотные.

Пример возникновения фазовых искажений приведен на рис. 2.7, где показано усиление входного сигнала, состоящего из двух гармоник (пунктир), которые при усилении претерпевают фазовые сдвиги.

рис. 2.7

Переходная характеристика усилителя

Переходная характеристика усилителя— это зависимость выходного сигнала (тока, напряжения) от времени при скачкообразном входном воздействии (рис. 2.8).

рис. 2.8

Частотная, фазовая и переходная характеристики усилителя однозначно связаны друг с другом. Области верхних частот соответствует переходная характеристика в области малых времен, области нижних частот — переходная характеристика в области больших времен.

Ещё одно интересное видео по теме смотрите ниже:

Источник

Классификация усилителей

Схема усилителя — это схема, которая усиливает сигнал. Действие усилителя и важные соображения для практической схемы транзисторного усилителя также были подробно описаны в предыдущих главах.

Давайте теперь попробуем разобраться в классификации усилителей. Усилители классифицируются по многим соображениям.

На основании количества этапов

В зависимости от количества ступеней усиления, существуют одноступенчатые усилители и многоступенчатые усилители.

Одноступенчатые усилители — это только одна транзисторная схема, которая представляет собой одноступенчатое усиление.

Многоступенчатые усилители — это имеет несколько транзисторных цепей, которые обеспечивают многоступенчатое усиление.

На основании его вывода

В зависимости от параметра, который усиливается на выходе, существуют усилители напряжения и мощности.

Усилители напряжения — Схема усилителя, которая увеличивает уровень напряжения входного сигнала, называется усилителем напряжения.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая увеличивает уровень мощности входного сигнала, называется усилителем мощности.

На основании входных сигналов

В зависимости от величины входного сигнала, они могут быть классифицированы как усилители малого сигнала и большого сигнала.

Усилители малого сигнала — когда входной сигнал настолько слаб, что вызывает небольшие колебания тока коллектора по сравнению с его значением покоя, усилитель называется усилителем малого сигнала.

Усилители большого сигнала — когда флуктуации тока коллектора велики, то есть выходят за пределы линейной части характеристик, усилитель называется усилителем большого сигнала.

На основании частотного диапазона

В зависимости от диапазона частот используемых сигналов, существуют аудио и радиоусилители.

Аудиоусилители — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, лежащие в диапазоне звуковых частот, то есть в диапазоне частот от 20 Гц до 20 КГц, называется аудиоусилителем.

Усилители мощности — Схема усилителя, которая усиливает сигналы, находящиеся в очень высоком диапазоне частот, называется усилителем мощности.

На основе условий смещения

В зависимости от режима их работы существуют усилители класса A, класса B и класса C.

Усилитель класса A — Условия смещения в усилителе мощности класса A таковы, что ток коллектора течет для всего применяемого сигнала переменного тока.

Усилитель класса B — Условия смещения в усилителе мощности класса B таковы, что ток коллектора протекает в течение половины цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса C — Условия смещения в усилителе мощности класса C таковы, что ток коллектора протекает в течение менее половины цикла входного переменного сигнала.

Усилитель класса ABусилитель мощности класса AB — это усилитель, созданный путем объединения класса A и класса B, чтобы иметь все преимущества обоих классов и минимизировать проблемы, с которыми они сталкиваются.

На основе метода сцепления

В зависимости от способа соединения одного каскада с другим, есть RC-связанный, трансформаторный и прямой связанный усилитель.

Усилитель с RC-связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая соединена со следующей ступенью с использованием комбинации резистора и конденсатора (RC), может называться RC-связанным усилителем.

Усилитель с трансформаторной связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая соединена с следующей ступенью с помощью трансформатора, может называться усилителем с трансформаторной связью.

Усилитель с прямой связью — Многоступенчатая схема усилителя, которая напрямую связана со следующей ступенью, может называться усилителем с прямой связью.

На основе конфигурации транзистора

В зависимости от типа конфигурации транзистора существуют усилители CE CB и CC.

Усилитель CE — Схема усилителя, сформированная с использованием комбинации транзисторов, настроенной в соответствии с CE, называется усилителем CE.

Усилитель CB — Схема усилителя, которая сформирована с использованием комбинации транзисторов с CB-конфигурацией, называется CB-усилителем.

Усилитель CC — Схема усилителя, которая сформирована с использованием комбинации транзисторов с конфигурацией CC, называется усилителем CC.

Читайте:  Общие черты и различия первичной и вторичной

Источник



Классификация, основные параметры и характеристики усилителей

Усилитель — это электронное устройство, управляющее потоком энергии, идущей от источника питания к нагруз­ке. Причем мощность, требующаяся для управления, на­много, как правило, меньше мощности, отдаваемой в на­грузку, а формы входного (усиливаемого) и выходного (на нагрузке) сигналов совпадают (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структурное представление процесса усиления сигнала

Все усилители можно классифицировать по следую­щим признакам:

— по частоте усиливаемого сигнала: усилители низкой частоты (УНЧ) для усиления сигналов от десятков герц до десятков или сотен килогерц; широкополосные усилители, усиливающие сигналы в единицы и десятки мегагерц; избирательные усилители, усиливающие сигналы узкой полосы частот;

— по роду усиливаемого сигнала: усилители постоян­ного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы с частотой от нуля герц и выше; усилители переменного тока, усиливающие электрические сигналы с частотой, отличной от нуля;

— по функциональному назначению: усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности в зависимости от того, какой из параметров усилитель усиливает.

Основным количественным параметром усилителя яв­ляется коэффициент усиления. В зависимости от функци­онального назначения усилителя различают коэффициен­ты усиления по напряжению КU,току KIили мощности КР:

где — амплитудные значения переменных составляющих соответственно напряжения и тока на входе;

— амплитудные значения переменных сос­тавляющих соответственно напряжения и тока на выходе;

— мощности сигналов соответственно на входе и выходе.

Коэффициенты усиления часто выражают в логариф­мических единицах — децибелах:

Усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов. Для многокаскадных усилителей его коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиле­ния отдельных его каскадов: К = K1 · К2 ·. · Кn. Если ко­эффициенты усиления каскадов выражены в децибелах, то общий коэффициент усиления равен сумме коэффициен­тов усиления отдельных каскадов:

Обычно в усилителе содержатся реактивные элементы, в том числе и «паразитные», а используемые усилительные элементы обладают инерционностью. В силу этого коэф­фициент усиления является комплексной величиной:

где — модуль коэффициента усиления;

— сдвиг фаз между входным и выходным напряже­ниями с амплитудами и Помимо коэффициента усиления, важным количест­венным показателем является коэффициент полезного действия

где — мощность, потребляемая усилителем от источ­ника питания.

Роль этого показателя особенно возрастает для мощ­ных, как правило, выходных каскадов усилителя.

К количественным показателям усилителя относятся также входное Rвх и выходное сопротивления усили­теля:

где и Iвх — амплитудные значения напряжения и тока на входе усилителя;

и — приращения аплитудных значений на­пряжения и тока на выходе усилителя, вызванные изменением сопротивления нагрузки.

Рассмотрим теперь основные характеристики усилите­лей.

Амплитудная характеристика — это зависимость амп­литуды выходного напряжения (тока) от амплитуды вход­ного напряжения (тока) (рис. 2.2). Точка 1 соответствует напряжению шумов, измеряемому при = 0, точка 2 — минимальному входному напряжению, при котором на выходе усилителя можно различать сигнал на фоне шумов. Участок 2—3 — это рабочий участок, на котором сохраня­ется пропорциональность между входным и выходным на­пряжениями усилителя. После точки 3 наблюдаются не­линейные искажения входного сигнала. Степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом не­линейных искажений (или коэффициентом гармоник):

где— амплитуды 1-й (основной), 2-й, 3-й и n-й гармоник выходного напряжения соответственно.

Рис. 2.2. Амплитудная характеристика усилителя

Величина характеризует динамический диапазон усилителя.

Рассмотрим пример возникновения нелинейных иска­жений (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Пример возникновения нелинейных искажений

При подаче на базу транзистора относительно эмитте­ра напряжения синусоидальной формы uбэ в силу нели­нейности входной характеристики транзистора iб=f(uбэ) входной ток транзистора i6 (а следовательно, и выходной — ток коллектора) отличен от синусоиды, т. е. в нем по­является ряд высших гармоник. Из приведенного приме­ра видно, что нелинейные искажения зависят от ампли­туды входного сигнала и положения рабочей точки транзистора и не связаны с частотой входного сигнала, т.е. для уменьшения искажения формы выходного сигнала входной должен быть низкоуровневым. Поэтому в много­каскадных усилителях нелинейные искажения в основном появляются в оконечных каскадах, на вход которых посту­пают сигналы с большой амплитудой.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)и фазочастотная характеристика (ФЧХ) усилителя. АЧХ — это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты, а ФЧХ — это зависимость угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями от частоты. Типовая АЧХ при­ведена на рис. 2.4. Частоты fн и fв называются нижней и верхней граничными частотами, а их разность (fн – fв) полосой пропускания усилителя.

Рис. 2.4. Типовых АЧХ усилителя

При усилении гармонического сигнала достаточно ма­лой амплитуды искажения формы усиленного сигнала не возникает. При усилении сложного входного сигнала, со­держащего ряд гармоник, эти гармоники усиливаются уси­лителем неодинаково, так как реактивные сопротивления схемы по-разному зависят от частоты, и в результате это приводит к искажению формы усиленного сигнала. Такие искажения называются частотными и характеризуются ко­эффициентом частотных искажений:, где — модуль коэффициента усиления усилителя на заданной частоте.

Коэффициенты частотных искажений: и называются соответственно коэффициентами искажений на нижней и верхней граничных частотах.

АЧХ может быть построена и в логарифмическом мас­штабе. В этом случае она называется ЛАЧХ (рис. 2.5), ко­эффициент усиления усилителя выражают в децибелах, а по оси абсцисс откладывают частоты через декаду (интер­вал частот между 10f и f). Обычно в качестве точек отсче­та выбирают частоты, соответствующие f= 10n-. Кривые ЛАЧХ имеют в каждой частотной области определенный наклон. Его измеряют в децибелах на декаду.

Рис. 2.5. ЛАЧХ усилителя

Типовая ФЧХ приведена на рис. 2.6. Она также может быть построена в логарифмическом масштабе. В области средних частот дополнительные фазовые искажения ми­нимальны. ФЧХ позволяет оценить фазовые искажения, возникающие в усилителях по тем же причинам, что и частотные.

Рис. 2.6. Типовая ФЧХ усилителя

Пример возникновения фазовых искажений приведен на рис. 2.7, где показано усиление входного сигнала, со­стоящего из двух гармоник (пунктир), которые при уси­лении претерпевают фазовые сдвиги.

Рис. 2.7. Пример возникновения фазовых искажений

Переходная характеристика усилителя — это зависи­мость выходного сигнала (тока, напряжения) от времени при скачкообразном входном воздействии (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Переходная характеристика усилителя

Частотная, фазовая и переходная характеристики уси­лителя однозначно связаны друг с другом. Области верх­них частот соответствует переходная характеристика в области малых времен, области нижних частот — переход­ная характеристика в области больших времен.

Источник