Шрифт:
Однокаскадным называется усилитель, содержащий одни активный элемент: лампу, биполярный или полевой транзистор. На рис. 7.1 представлена принципиальная схема подобного усилителя. Помимо активного элемента, символически обозначенного прямоугольником, она содержит входную цепь с источником управляющего напряжения или тока, а также выходную цепь с сопротивлением нагрузки Zн.
Рис. 7.1. Схема однокаскадного усилителя
Основными параметрами, характеризующими схему, являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление. В зависимости от рассматриваемой электрической величины различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности.
Коэффициент усиления по напряжению — это отношение выходного напряжения к входному
Ku= uвых/uвх
Аналогично коэффициент усиления по току определяется отношением выходного тока к входному
Ki= iвых/iвх
Произведение этих величин дает коэффициент усиления по мощности, являющийся частным от деления выходной мощности на входную мощность.
Kp= Pвых/Pвх = uвых·iвых/uвх·iвх =Ku·Ki
Следует подчеркнуть, что полученная на выходе усилителя мощность всегда больше мощности, подведенной к входу усилителя.
Входное сопротивление равно отношению входного напряжения к входному току
Zвх = uвх/iвх
а выходное сопротивление — отношение выходного напряжения выходному току
Zвых = uвых/iвых
Значения всех указанных параметров зависят от вида используемого активного элемента (лампа, транзистор) нагрузки, а также схемы включения (схема ОЭ, ОБ или ОК). Чаще всего эти параметры являются функциями параметров активного элемента и сопротивления нагрузки.
Что такое частотная характеристика усилителя?
Это характеристика, изображающая зависимость коэффициента усиления от частоты входного синусоидального сигнала. В большинстве усилителей сигналы малы, причем высокие частоты усиливаются не так, как сигналы средних частот. Поскольку коэффициент усиления является комплексным, то изменению, по сравнению с входным сигналом, подвергаются как амплитуда, так и фаза выходного сигнала. Поэтому различают две частотные характеристики: амплитудно-частотную и фазочастотную характеристику, кратко называемые также амплитудной и фазовой характеристиками. Примеры подобных характеристик представлены на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Амплитудная (а) и фазовая (б) характеристики усилителя переменного тока низкой частоты
При построении частотных характеристик по оси абсцисс откладывают частоту f или угловую частоту , а по оси ординат для амплитудных характеристик откладывают численные значения коэффициента усиления, а для фазовых — фазовый угол в градусах или радианах. Удобнее воспользоваться логарифмической шкалой. Тогда по шкале абсцисс откладывают не частоту, а ее десятичный логарифм (lg f), а по оси ординат — коэффициент усиления, выраженный в децибелах. Амплитудная и фазовая характеристики определяют способность усилителя пропускать сигнал с определенным частотным спектром.
Для усилителя звуковых частот представляет интерес амплитудная характеристика; а фазовая не играет существенной роли, поскольку человеческое ухо не реагирует на небольшие фазовые сдвиги звуковых сигналов. Иначе обстоит дело для видеоусилителя. Фазовая характеристика имеет такое же значение, как и амплитудная, поскольку человеческий глаз реагирует на малые фазовые сдвиги отдельных составляющих сигнала изображения.
Что такое ширина полосы пропускания усилителя?
Из-за того что усилитель не усиливает одинаково сигналы различных частот, возникает необходимость уточнения способности усилителя усиливать определенные полосы частот. Эта способность выражается с помощью ширины полосы, определяемой как разность частот между двумя точками амплитудной характеристики, для которых коэффициент усиления на 3 дБ меньше, чем на средних частотах. Одна из этих точек, расположенная в этой части характеристики отражает в диапазоне более низких частот, соответствует на оси частот нижней граничной частоте fн (рис. 7.3), тогда как другая точка — соответственно верхней граничной частоте fв. Разность этих частот и является шириной полосы пропускания, которую обычно обозначают буквой В или f: