Коэффициенты усиления.

- коэффициент усиления напряжения;

- коэффициент усиления тока;

- коэффициент усиления мощности.

Коэффициент усиления на­пряжения, тока или мощности показывает, во сколько раз напряжение, ток или мощность сигнала на выходе усилителя превышает значение напряжения, тока или мощности сигнала на его входе. Коэффициент усиления выражается в относительных единицах или децибелах:

5. Коэффициент полезного действия усилителя (КПД) – показывает какой процент мощности источника питания преобразуется усилителем в полезную мощность выходного сигнала, т.е. является показателем эффективности использования источника пита­ния для преобразования его энергии в энергию усиленного сиг­нала.

, где Р_~ - выходная мощность сигнала, отдаваемая усилителем; Ро - суммарная потребляемая усилителем мощность от источника питания.

КПД усилителя зависит от режима работы усилительного элемента.

Искажения – отличие формы выходного сигнала от формы входного.

Идеальный усилитель должен усиливать сигнал без каких-либо искажений. Реально же выходной сигнал усилителя всегда отличается от сигнала, действующего на его входе. Это объясняется тем, что усилитель содержит линейные и нелинейные элементы, которые соответственно будут вносить линейные и нелинейные ис­кажения.

2. Контрольные вопросы

2.1. Коэффициенты усиления напряжения, тока и мощности. Формулы для определения. Единицы измерения.

2.2. Как зависят коэффициенты усиления от схем включения усилительного элемента.

2.3. КПД усилителя. Определение, единицы измерения. Зави­симость от режима работы УЭ,

2.4. Поясните физический смысл полосы пропускания усилителя.

2.5. С какой целью необходимо знать входные и выходные показатели усилителя?

2.6. Что такое чувстви­тельность усилителя?

2.7. Рассчитайте коэффициент усиления по мощность, если Iвх=8 мА, Uвх=0,1 В, а Iвых=04А, Uвых=12 В в относительных единицах измерения и дБ.

2.8. Рассчитайте коэффициент усиления по напряжению, если Uвых = 0,2В, а Uвх = 10мВ.

2.9. У первого усилителя Uвх мин = 0,02В, а у второго – Uвх мин = 20мВ. У какого усилителя чувствительность лучше?

2.10. Рассчитайте КПД усилителя, если Uвых = 0,2В, Uвх = 20мВ, Ро = 30Вт, Рн = 15Вт.

2.11. Рассчитайте коэффициент усиления по току, если Iвых = 0,2А, а Iвх = 10мА.

Задание на СРС

3.1. Конспект по теме: Классификация усилителей [ОЛ6.2] стр. 8-9.

Задание на СРС

4.1. Конспект по теме: Классификация усилителей [ОЛ6.2] стр. 8-9.

Глоссарий

ЛЕКЦИЯ №18

ЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

1. Краткое содержание лекции

К ним относятся:

· Амплитудно-частотные искажения (АЧИ) – это неодинаковость усиления сигналов с различными частотами.

Причиной возникновения АЧИ является наличие в схемах уси­лителей линейных реактивных элементов: конденсаторов, индуктивностей, усилительных элементов, сопротивления которых зависят от частоты:

АЧИ в усилителе могут вносить все усилительные каскады, входные и выходные устройства усилителя.

На слух АЧИ воспринимаются как искажения тембра, т.е. окраски звука. Влияние частотных искажений на качество звука сказывается раз­лично в зависимости от вида частотной характеристики. Так, на­пример; недостаточное усиление или, как говорят, «срезание» нижних частот приводит к заметному ослаблению басовых нот и тембр звука приобретает металлический оттенок. Если же уменьшается усиление на верхних частотах, то звук становится глухим, исчезает присущая некоторым инстру­ментам звонкость и передача прини­мает «басящий» характер.

Допустимая величина частотных искажений зависит от назначения усилителя и изменяется в широких пределах. Так, например, для уси­лителей звуковых частот радиовещательной аппаратуры среднего ка­чества допускают в полосе рабочих частот частотные искажения поряд­ка ± (2—4) дБ, почти незаметные на слух; при больших частотных искажениях из-за нарушения натурального соотношения между ам­плитудами отдельных гармонических составляющих сложного ко­лебания слова передачи делаются неразборчивыми, а звучание раз­личных музыкальных инструментов становится трудноразличимым. Для усилителей, используемых в измерительной аппаратуре, допу­стимые частотные искажения определяются необходимой точностью аппаратуры и могут составлять десятые и даже сотые доли деци­бела.

Оцениваются АЧИ по амплитудно-частотной характеристике усилителя (АЧХ), которая представляет зависимость коэффициен­та усиления от частоты и имеет вид:

Типовая амплитудно-частотная характеристика усилителя

Рис.1

Реальная АЧХ показывает, что в середине ПП коэффициент усиления постоянен, а к краям коэффициент усиления уменьшается. Эти две крайние области ПП называются: область низших частот (н.ч.), область высших частот (в.ч.).

Величина АЧИ определяется показателем усилителя, который называется коэффициентом частотных искажений М. Так как АЧИ имеют место лишь в областях н.ч. и в.ч., то рассматриваются

- коэффициент частотных искажений в области низших частот;

- коэффициент частотных искажений в области высших частот.

Коэффициент частотных искажений измеряется в относительных единицах или децибелах.

· Фазо-частотные искажениями (ФЧИ) – это неодинаковость фазового сдвигами между гармоническими составляющими сложного сигнала, который создает усилитель.

Причиной возникновения ФЧИ является наличие тех же линейных реактивных элементов,сопротивление которых зависят от частоты.

ФЧИ на слух практически не воспринимаются, несмотря на то, что при этом искажается его форма. Поэтому в усилителях звуковых сигналов (речи и музыки) фазо­вые искажения обычно не ограничивают. В видеоусилителях и уси­лителях электронных осциллоскопов фазовые искажения приводят к отличию изображения на экране от действительной формы электричеакого колебания, поэтому их необходимо ограничивать.

Оценивают фазовые искажения по фазо-частотной характеристике (ФЧХ), представляющей собой зависимость фазового сдвигамежду выходным и входным напряжения­ми усилителя от частоты.

Рис.2 Типовая фазо-частотная Рис. 3. Фазовые характеристики и характеристика оценка фазовых искажений:

а — в области НЧ;

б—в области ВЧ Рис. 3в поясняет влияние фазовых искажений на форму усиленного сигнала.

Здесь входное и выходное напряже­ния, представленные сплошными кривыми, равны сумме двух со­ставляющих, имеющих частоту f (кривая 1) и 2f (кривая 2). Если при прохождении через усилитель фаза второй гармоники изменя­ется на четверть периода по отношению к составляющей основной частоты, то, как видно из рис. 3в, форма выходного напряжения также изменится. Если коэффициент усиления усилителя для всех гармонических составляющих входного сигнала одинаков (т. е. усилитель не дает частотных искажений) и все гармонические составляющие сложно­го сигнала сдвигаются усилителем на одно и то же время (т. е. вносимый им угол сдвига фаз пропорционален частоте), то форма выходного сигнала не отличается от входного. Выходной, усилен­ный, сигнал при этом лишь запаздывает по отношению к входно­му ифазовые ис­кажения при этом отсутствуют. Следовательно, условием неиска­женного усиления сигнала является пропорциональность фазового сдвига, вносимого усилителем, частоте усиливаемого сигнала, а по­этому идеальной фазовой характеристикой усилителя, при которой он не вносит фазовых искажений, является прямая, проходящая под любым углом через начало координат. Поэтому вносимые уси­лителем фазовые искажения на верхних частотах оценивают не по абсолютному значению угла сдвига фазы , а по разности ординат фазовой характеристики и касательной к ней, проведенной через начало координат (штриховая прямая на рис. 3).

2. Контрольные вопросы

2.1. Каковы причины возникновения амплитудно-частотных искажений?

2.2. Как фазовые искажения воспринимаются на слух?

2.3. Что такое амплитудно-частотные искажения?

2.4. Каковы причины возникновения фазо-частотных искажений?

2.5. Как АЧИ искажения воспринимаются на слух?

2.6. Что такое фазо-частотные искажения?

2.7. Что показывают идеальная и реальная АЧХ?

2.8. Что показывают идеальная и реальная ФЧХ?

2.9. Какие каскады многокаскадного усилителя создают АЧИ и ФЧХ?

Задание на СРС

3.1. Конспект Диапазоны частот для различных по назначению усилителей ПП [ОЛ6.2] стр 14.

Задание на СРСП

4.1. Нормированные АЧХ, ФЧХ и коэффициенты частотных искажений стр15.

Глоссарий

ЛЕКЦИЯ №19

Поиск по сайту: