Для багатокаскадного підсилювача

(4.7)

Як правило, коефіцієнт частотних спотворень знаходять на граничних частотах ƒ_н.грта ƒ_в.грумовної смуги пропускання підсилювача, яка являє собою діапазон частот Δƒ = ƒ_в.гр.– ƒ_н.гр, в межах якого зміна модуля коефіцієнта підсилення не перевищує заданої величини М_н= К_п0/К_п.ні М_в= К_п0/К_п.в. В ідеальному випадку, коли підсилювач не вносить частотних спотворень (М = 1), частотна характеристика повинна бути прямою (рис. 4.2, а), паралельною осі частот.

Рис. 4.2

Фазочастотна характеристика відображає залежність кута зсуву фази між вхідною та вихідною напругами, або аргументу коефіцієнта підсилення К від частоти (рис. 4,2, б). Позитивне значення кута φ відповідає випередженню, а від’ємне – відставанню вихідної напруги відносно вхідної. Відзначимо, що під фазовим розуміють зсув, зумовлений реактивними елементами підсилювача, а той, що вноситься активними елементами на 180 ел. град., не беруть до уваги.

За фазочастотною характеристикою оцінюють фазові спотворення, які вносить підсилювач, порушуючи фазові співвідношення між окремими гармонічними складовими складного сигналу і змінюючи його форму на виході. Якщо фазовий кут φ пропорційний частоті, то це означає, що будь– яка гармоніка складного сигналу має той самий часовий зсув τ і фазова характеристика φ = – 2πƒτ , зображена на рис. рис. 4.2, б штриховою лінією, є ідеальною. Сигнал при проходженні через підсилювач зсувається в часі, однак його форма залишається незмінною. Нелінійний характер реальної фазо– частотної характеристики вказує на різні часові зсуви для окремих гармонік сигналу складної форми. Тому фазові спотворення, які оцінюються так, як і частотні спотворення на нижній ƒ_н.грі верхній ƒ_в.гр.граничних частотах смуги пропускання, визначаються не абсолютним значенням кута φ, а різницею ординат Ф фазочастотної характеристики і дотичних до неї (штрихпунктирні лінії на рис. 4.2, б). Очевидно, Ф_н = φ_н і Ф_в < φ_в.

З порівняння амплітудно– частотної і фазочастотної характеристик видно, що фазові спотворення свідчать про існування й частотних спотворень, всі вони зумовлені лінійними елементами схеми, тому їх ще називають лінійними спотвореннями.

Амплітудна характеристика. Динамічний діапазон. Нелінійні спотворення. Амплітудна характеристика – це залежність U_вих = f(U_вх) на деякій сталій частоті (рис. 4.3). В робочому діапазоні амплітуд вхідного сигналу U_{вх mіn}– U_{вх mах} амплітудна характеристика прямолінійна (відрізок аб), а кут її нахилу задається коефіцієнтом підсилення на даній частоті.

Рис. 4.3 Рис. 4.4.

Якщо вхідна напруга не перевищує значення U_{вх mіn}то напруга на виході підсилювача U_{вих mіn}визначається напругою його власних шумів, які глушать корисний вхідний сигнал. Шуми підсилювача залежать, в основному, від шумів його активних та пасивних елементів, їх причиною є пульсації напруги джерела живлення, теплові процесії, а також неоднорідність структури матеріалу елементів і нестабільність електричних процесів у часі.

При великих вхідних напругах (U_вх> U_{вх mах}) пропорційність між U_вихта U_вхпорушується, оскільки немає пропорційної залежності між вхідним та вихідним струмами активного елемента підсилювання – транзистора. Це ілюструє рис. 4.4, на якому зображені вхідна характеристика транзистора за схемою вмикання ЗЕ та вхідна напруга синусоїдальної форми U_вх = U_Вmsin ωt, що подана на базу транзистора(вхід підсилювача). З графіка видно, що вхідний (отже, і вихідний) струм відрізняється від синусоїди, оскільки нижня напівхвиля сплющена через нелінійність вхідної характеристики. Якщо на вхід подається сигнал складної форми, то також змінюється його спектральний склад. Отже, вихідний сигнал підсилювача містить гармонічні складові, які відсутні у вхідному сигналі. Інакше кажучи, в підсилювальний сигнал вносяться нелінійні спотворення. Таким чином, можливість підсилювати максимальну та мінімальну напруги за умови, що кожному миттєвому значенню вхідної напруги відповідає пропорційне значення вихідної напруги (відрізок аб на рис. 4.3), відображає один з найважливіших показників підсилювача, який називається динамічним діапазоном. Кількісно динамічний діапазон оцінюється як

(4.8)

де U_{вх mах} і U_вх_mіn– вхідні напруги, при яких спотворення підсилюваного сигналу і його розрізнення на фоні шумів лежать в допустимих межах.

При наявності нелінійних спотворень підсилений сигнал несе струм (напругу) першої гармоніки і струми (напруги) вищих гармонік, починаючи з другої. Рівень нелінійних спотворень чисельно оцінюється коефіцієнтом гармонік К_г, що пропорційний потужності, яка розвивається вищими гармоніками. Оскільки потужність, в свою чергу, пропорційна квадрату струму або напруги, то:

(4.9)

де Р, І₁, U₁– потужність, струм та напруга першої гармоніки; п – номер гармоніки.

Для підсилювача з m каскадів

(4.10)

Коефіцієнт корисної дії, що є важливим показником для підсилювачів середньої та особливо великої потужності, визначають із співвідношення

(4.11)

де Р_вих– корисна вихідна потужність, яка віддається підсилювачем в навантаження; Р_сп– потужність, яку споживає підсилювач від джерела живлення.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ОСHОBHІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПІДСИЛЮВАЧІВ	\|	РЕЖИМ РОБОТИ ПІДСИЛЮВАЛЬНОГО КАСКАДУ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.