Выходная мощность

6. Выходная мощность

Выходная мощность - это полезная мощность, развиваемая усилителем на сопротивлении нагрузки R_н.

Р_ВЫХ=U_вых²/R_н (2.13)

3 Характеристики и искажения усилителей

Амплитудная характеристика - это зависимость амплитуды выходного напряжения (тока) от амплитуды входного напряжения (тока) (рис. 2.3). Точка 1 соответствует напряжению шумов, измеряемому при Uвх=0, точка 2 – минимальному входному напряжению, при котором на выходе усилителя можно различать сигнал на фоне шумов. Участок 2–3 – это рабочий участок, на котором сохраняется пропорциональность между входным и выходным напряжением усилителя. После точки 3 наблюдаются нелинейные искажения входного сигнала.

Рис. 2.3. Амплитудная характеристика усилителя

Амплитудно- частотная характеристика - это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты (рис. 2.4). Частоты f_Н и f_В называются нижней и верхней граничными частотами, а их разность (f_Н- f_В) – полосой пропускания усилителя.

Рис. 2.4. Амплитудно- частотная характеристика усилителя

АЧХ может быть построена и в логарифмическом масштабе

При усилении электрических сигналов большую роль играют нелинейные и частотные искажения.

Нелинейные искажения - это изменение формы входного сигнала на выходе усилителя, вызванное нелинейными свойствами цепи, через которую проходит сигнал. Основная причина появления нелинейных искажений в усилителе - нелинейность характеристик транзисторов, а также характеристик намагничивания трансформаторов или дросселей железными сердечниками. В результате нелинейных искажений на выходе усилителя кроме полезного сигнала появляются высшие гармоники, т. е. совершенно новые колебания которых не было на входе.

Степень нелинейных искажений усилителя оценивают величиной коэффициента нелинейных искажений, представляющего собой корень квадратный из отношения суммы высших гармонических составляющих напряжений к первой гармонической составляющей усиленного сигнала.

Допустимое значение коэффициента нелинейных искажений зависит от назначения усилителей:

для усилителей радиоустройств, телефонии - 4- 15 %,
для усилителей автоматики, телемеханики - значительно больше.

Частотные искажения - это изменение коэффициента усиления на различных частотах.

Причиной частотных искажений является наличие в схеме усилителя реактивных элементов: кондесаторов, катушек индуктивности, p-n- переходов полупроводников и т. п. Частотные искажения, вносимые усилителем, оценивают по его частотной характеристике (рис.2.5). Степень искажения на соответствующих частотах выражается коэффициента частотных искажений М. Допустимые величины частотных искажений зависят от назначения усилителей.

4 Собственные шумы и помехи усилителей

Уровень наиболее слабого сигнала на выходе усилителя ограничивается его собственными шумами и уровнем помех. Причины помех могут быть разделены на три группы:

тепловые шумы ,
собственные шумы,
помехи из- за пульсаций напряжения.

Тепловые шумы возникают в результате направленного движения электронов (тока) в проводниковых и полупроводниковых элементах усилителя. Падения напряжения на этих элементах, возникающие вследствие прохождения тока,вносят искажения в усиливаемый сигнал. Шумовые напряжения, вследствие случайного характера их возникновения имеют различные частоты и фазы и охватывают всю полосу частот усилителя. Поэтому с увеличением полосы пропускания уровень шума возрастает, а так как значение напряжения помехи тепловых шумов незначительно (1-2 мкВ), то оно сказывается при больших коэффициентах усиления.

Собственные шумы возникают вследствие неравномерного движения носителей заряда через усилительный элемент.

Помехи из- за пульсаций напряжения оказывают большое влияние на общий уровень помех усилителя. С помощью применения сглаживающих фильтров на выходе источника питания достигается уменьшение данных помех.

Задача № 1 (Используем формулу 2.7)

Дано: трёхкаскадный усилитель

К_U1=X (неизвестен)

К_U2=10·X (в 10 раз больше, чем первый)

К_U3=100·X (в 10 раз больше, чем второй)

К_S=8 000 (о.е.)

Найти: К_U1,К_U2,К_U3

Задача № 2 (Используем формулу 2.8,2.2)

Дано: трёхкаскадный усилитель

К_U1= 40 Db

К_U2=60 Db

К_S=10⁸ (о.е.)

К_U3(о.е.), К_U3(Db) - ?

Пример перевода К_U из (Db) в (о.е.):

40 Db= 20·lg К_U1(о.е.),

lg К_U1(о.е.)=40/20=2

К_U1(о.е.)=10²

⇐ Предыдущая 1 23