Усилительные устройства. 
Основы физики полупроводниковых диодов

Основные характеристики и параметры усилителей

В электронике усилителем называют устройство, предназначенное для увеличения мощности электрических сигналов. Увеличение мощности сигнала в усилителях происходит за счет энергии источника питания. С позиции теории электрических цепей усилитель представляет собой управляемый источник (рис.1), выходная мощность которого превышает входную.

Основные параметры усилителя:

· коэффициент усиления по напряжению.

· коэффициент усиления по току.

· коэффициент усиления по мощности.

· входное сопротивление.

· выходное сопротивление.

где,.

UВХ — напряжение на входе усилителя;

UВЫХ — напряжение на выходе усилителя;

IВХ — входной ток усилителя;

IВЫХ — выходной ток усилителя;

PВХ — входная мощность усилителя;

PВЫХ — выходная мощность усилителя;

UВЫХ (RН=?) — напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода;

UВЫХ (RН) — напряжение на выходе усилителя при заданном сопротивлении нагрузки RН? ?;

IВЫХ (RН) — выходной ток усилителя при заданном сопротивлении нагрузки RН??.

В реальных усилителях указанные параметры являются комплексными величинами и зависят от частоты f. Зависимость модуля комплексной величины от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой. Зависимость аргумента комплексной величины от частоты называют фазочастотной характеристикой.

В усилителях наибольший интерес представляют амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики коэффициента усиления по напряжению соответственно KU (f) и ц (f). В идеальном усилителе (т.е. в усилителе, не вносящим искажения в усиливаемый сигнал) модуль коэффициента усиления по напряжению должен оставаться постоянным во всем диапазоне частот от нуля до бесконечности, а фазочастотная характеристика должна иметь вид прямой линии (рис. 2). В реальных усилителях диапазон рабочих частот ограничен сверху или снизу.

В зависимости от вида амплитудно-частотной характеристики (рис. 3) различают:

• · усилители постоянного тока (УПТ)
• · усилители переменного тока
• · избирательные усилители

Диапазон рабочих частот (полоса пропускания) усилителя постоянного тока простирается от 0 до fB, на которой коэффициент усиления уменьшается в v2 раз по сравнению с коэффициентом усиления в области средних частот:

Частоту fВ называют верхней граничной частотой усилителя.

В усилителях переменного тока полоса пропускания ограничена как сверху, так и снизу. Частоту fВ, на которой KU (fН)=0,707 KU (fCP), называют нижней граничной частотой усилителя.

Избирательные усилители усиливают сигналы лишь в узкой полосе частот, что достигается с помощью RCили LC-цепей. В последнем случае избирательные усилители называют резонансными.

Вследствие неидеальности амплитудно-частотной характеристики амплитудные соотношения спектральных составляющих сигнала на выходе и входе усилителя будут отличаться. Изменения формы негармонического сигнала, вызванные этой причиной, называют частотными искажениями.

Неидеальность (нелинейность) фазочастотной характеристики приводит к изменению фазовых соотношений спектральных составляющих в выходном сигнале усилителя. Вызываемые этой причиной изменение формы негармонического колебания называют фазовыми искажениями.

Для частотных и фазовых искажений используют также обобщающий термин — линейные искажения, поскольку они присущи линейным цепям, содержащим реактивные элементы. Отметим, что линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения спектральных составляющих сигнала, но не изменяют спектральный состав сигнала. Линейные искажения приводят к изменению формы сложных сигналов, но не изменяют форму гармонического колебания.

Для оценки линейных искажений, возникающих при передачи импульсных сигналов, используется переходная характеристика усилителя.

Переходная характеристика в идеальном усилителе.

В реальных усилителях переходная характеристика имеет апериодический или колебательный характер.