Устройство, предназначенное для усиления мощности электрических сигналов, называется усилителем.
Т.к. мощность сигнала на выходе усилителя (по определению) больше, чем на входе, то по закону сохранения энергии усилитель должен включать в себя источник энергии. Таким источником энергии является источник питания.
Энергия источника питания в усилителе преобразуется в энергию усиленных колебаний под действием небольшой энергии источника сигнала, в качестве которого могут выступать: генератор, микрофон, фотоэлемент, выходной сигнал предыдущего каскада и т.д.
Потребителем энергии усиленного сигнала является нагрузка (например, акустическая система, ЭЛТ, входное сопротивление следующего каскада).
В качестве усилительного элемента может выступать транзистор, лампа, некоторые виды диодов и т.д.
Таким образом, структурная схема усилителя имеет вид:
Источник
сигнала
Усилительный
элемент
Нагрузка
PВХ PВЫХ
Источник питания
РВЫХ>PВХ
Усиление – это нелинейное преобразование, при котором энергия источника питания преобразуется в энергию усиленных колебаний, закон изменения которых определяется законом изменения входного сигнала.
3.2 Амплитудно-частотная характеристика. Полоса пропускания усилителя
Введем понятие «Коэффициент усиления по напряжению (КU)» - это отношение амплитуды выходного напряжения к амплитуде входного .
Зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты входного сигнала называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), которая выглядит следующим образом:
КU идеальная АЧХ
КU0
0,707КU0 реальная АЧХ
0 FН ПП FВ f
ПП – полоса пропускания;
FН- нижняя частота полосы пропускания;
FВ- верхняя частота полосы пропускания.
Реальная и идеальная АЧХ совпадают только на средних частотах. На нижних и верхних частотах реальная АЧХ имеет завалы (КU уменьшается). Считается допустимым, чтобы КU уменьшался не более, чем в раз относительно своего максимального значения КU0.
Уровень определяет диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления по напряжению уменьшается в допустимых пределах. Этот диапазон частот называется полосой пропускания усилителя (ПП).