Iвх, Uвх, Rвх, Рвх; Iвых, Uвых, Rвых, Рвых

Көзден сигнал толық күшейткіштің кірісіне енгізіледі, яғни, күшейткіштің кірісінде сәйкес келетін жағдайын қажет Rвх.ус. = сурет. Күшейткіш сигнал көздері (және т.б. микрофон, сым немесе кабель желісі детектор радио қабылдағыш,) күшейткіштің кіріс кедергісіне қарағанда көп есе артық кедергісі бар. Сондықтан, күшейткіштің кірісіне сигнал көзін қосу үшін шешім қабылдау, ол кірісін немесе кіріс параметрлерін білу қажет.

Для полной передачи сигнала с выхода усилителя в нагрузку необходимо, чтобы со стороны выхода усилителя соблюдалось ус­ловие согласования, т.е. Rвых.ус. = Rн. Нагрузка усилителя (динамик, проводная линия и т.д.) имеет сопротивление во много раз меньше, чем выходное сопротивление усилителя.Поэтому, решая вопрос о подключении нагрузки усилителя к выходу, надо знать выходные данные (показатели) усилителя.

, , ,

Обычно усилитель рассчитывают нa работу от определенного источника сигнала, характеризуемого электродвижущей силой и внутренним сопротивлением Z_ист. Эти величины кос­венно отображают свойства и самого усилителя. Если известно на­значение усилителя, но не заданы данные источника сигнала, то последние можно выбрать из табл. 1.

Жүктемеге күшейткіш шығысынан толық сигнал үшін яғни, күшейткіштің шығыс жағына сәйкестік шарты қажет, Rвых.ус. = RH. Жүктеме күшейткіш (динамик,сым желісі және т.б.) күшейткіштің кіріс кедергісіне қарағанда көп есе аз кедергісі бар. Сондықтан, күшейткіштің шығысына жүктемені байланыстыратын проблемасын шешу, ол күшейткіштің шығысын (орындау) білу қажет.

, , ,

Әдетте күшейткіш электр қозғаушы күш және ішкі кедергісі сипатталады нақты көзі Z_ист., жұмысы туралы үміт артып отыр. Бұл құндылықтар жанама қасиеттері мен күшейткіші өзі көрсетеді. Күшейткіштің мақсаты белгілі, бірақ деректер көзін көрсетіңіз, соңғысын кестеде таңдауға болады Таблица 1

2. Чувстви­тельность усилителя. В зависимости от типа источника сигнала на входе усилите­ля могут действовать различные по величине (от очень малых до очень больших) и по полосе рабочих частот сигналы.

Чувстви­тельность усилителя - это минимальный сигнал на входе, при ко­тором на выходе появляется сигнал с заданными выходными пара­метрами. Способность усилителя принимать сколь угодно малые сигналы определяет его чувствительность.

2. Күшейткіштің сезімталдығы. Күшейткіштің кіріс сигнал көзін, түріне байланысты әр түрлі мөлшерін (өте аз өте үлкеніне дейін) және белдеуінде сигналдары жұмыс істей алады.

Күшейткіштің сезімталдығы - шығару берілген шығыс тармақ-метр сигнал болып табылады,соңғысы ең төменгі кіріс сигналы болып табылады. Еркін шағын сигналдарды қабылдауға күшейткіштің қабілеті оның сезімталдығын анықтайды.

3. Полоса частот (диапазон рабочих частот, полоса пропускания ПП) – диапазон частот, в пределах которого АЧИ не превышают заданной величины (3 дБ).Он задается двумя частотами:

3. Өткізу қабілеті (операциялық жиілік диапазоны ПП) - жиілік диапазоны АЧИ алдын ала белгілі бір мәні (3 дБ) аспауы. Ол екі жиілікте беріледі:

fн - низшей частотой рабочего диапазона; fв - высшей частотой рабочего диапазона.

fн - төменгі жиілік жұмыс диапазоны; fв-жоғары жиілікті жұмыс диапазоны

С расширением ПП усложняется схемное решение усилителя. Для различных сигналов ПП различна, например:

речевой сигнал - fн = 300 Гц, fв= 3-4 кГц;

радиовещание - от 20 Гц до 20 кГц;

телевидение - от 50 Гц до 6-9 МГц.

Күшейткіштің ПП күрделі схемотехниканы кеңейтуі. Түрлі сигналдарды үшін ПП өзгеріп отырады

дауыстық сигнал- fн =300 Гц, fв = 3-4 кГц

хабар тарату – 20 Гц бастап 20 кГц дейін

телевидение – 50 Гц бастап 6-9 МГц дейін

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:

4.Күшейту коэффицентері

- кернеуді күшейту коэффиценті

- тоқты күшейту коэффиценті

- қуатты күшейту коэффиценті

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.

6. 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.

6.Бұрмалау – бұл шығатын сигналынан кіретін сигналдан айырмашылығы.

Мінсіз күшейткіш сигналды ешқандай бұрмалаусыз кушейтуі керек. Шынында да шығатын кушейткіштің сигналы әркашанда кірердегі сигналдан ерекшеленеді. Бұнын себебі күшейткіштін құрамында түзулік жене түзулік емес элементтер бар, олар сәйкесінше түзулік жане түзулік емес бұрмалаулар туғызады.

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

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).

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