Основные технические показатели усилителя

Усилитель характеризуется рядом технических показателей, по которым можно судить о его усилительных, энергетических и эксплуатационных свойствах и качестве передачи сигнала. Основные из них: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, номинальная (паспортная) выходная мощность, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, чувствительность, диапазон частот, искажения, динамический диапазон и уровень помех.

Кроме этого всякий усилитель характеризуется надежностью, стабильностью, устойчивостью, массой, габаритами, конструктивными и эксплуатационными особенностями.

Коэффициенты усиления

Для количественной оценки усилительных свойств устройства пользуются понятием 6 коэффициенте усиления.

Поскольку сигнал (электрические колебания) характеризуется величиной мощности, напряжения и тока, различают соответственно три коэффициента усиления.

Коэффициент усиления мощности К_р показывает, во сколько раз мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе:

Коэффициентом усиления напряжения /(«, или сокращенно, коэффициентом усиления К, называется отношение напряжения сигнала на выходе к напряжению на входе.

Аналогично определяется коэффициент усиления тока Ki как отношение выходного тока сигнала к входному:

По определению сущности процесса усиления коэффициент усиления мощности всегда больше единицы, в то время как коэффициенты усиления напряжения или тока, могут быть меньше единицы; иногда их в этом случае называют коэффициентами передачи напряжения или тока.

При активном сопротивлении нагрузки Р_вых = U_вых/I_вых; соответственно при активном входном сопротивлении усилителя P_вх = U_BXI_BX; тогда коэффициент усиления мощности равен произведению: К_р = K_uKi.

Работу усилителей звуковой частоты принято анализировать и исследовать при синусоидальном сигнале на входе.

Для многокаскадного усилителя коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления его каскадов:

Во всех приведенных соотношениях коэффициент усиления определяется, как отвлеченное число.

Более удобны логарифмические единицы измерения — децибелы, в которых могут быть выражены не только коэффициенты усиления и их изменения, но и другие относительные величины.

Логарифмические единицы были введены в связи с психофизиологическими особенностями восприятия человеком внешних раздражений, действующих на его органы чувств: ощущение пропорционально логарифму раздражения. Например, восприятие громкости звука пропорционально логарифму звукового давления, а восприятие яркости изображения пропорционально логарифму освещенности. Поэтому изменения звукового давления в одно и то же число раз независимо от абсолютных величин воспринимаются человеком как одинаковые приращения громкости.

Чтобы выразить отношение двух величин в логарифмических единицах, надо измерить его единицами, пропорциональными логарифму этого отношения. отношение мощностей в логарифмических единицах названо в честь ученого Бела — белами. Удобнее использовать более мелкие единицы—децибелы (дБ)

Таким образом, коэффициент усиления мощности в децибелах:

Чтобы выразить в децибелах отношение напряжений или токов, надо брать 20 логарифмов этого отношения, учитывая, что отношение мощностей пропорционально квадрату отношения напряжений или токов (при условии равенства сопротивлений), а при логарифмировании степени показатель степени служит множителем при логарифме основания.

Поэтому.

Если какой-либо каскад имеет коэффициент усиления меньше единицы, то в децибелах он получится со знаком минус.

Рассмотрим это, на числовом примере. Пусть в трехкаскадном усилителе известны коэффициенты усиления каждого каскада. Если они даны в отвлеченных числах: К1 = 40, К2 = 100, К3 = 0,8, то общий коэффициент усиления.

а в децибелах:

К_дБ= 32+40−2=70дБ.

Алгебраическое суммирование коэффициентов усиления и их изменений, а также других относительных величин, выраженных в децибелах, удобно для построения различных графиков и диаграмм уровней сигнала, а также уровня помех, динамического диапазона и частотных характеристик.