Усилители электрических сигналов.

В технике часто встречается задача, когда сравнительно маломощный источник сигнала оказывается неспособным управлять работой исполнительного устройства. Для решения этой задачи между источником сигнала и исполнительным устройством (нагрузкой) помещают усилитель. Под усилителем понимают устройство, в котором сравнительно маломощныйвходной сигнал управляет передачей гораздо большей мощности от источника питания в нагрузку.

Эквивалентная схема усилителя.

Усилитель – это активный четырехполюсник, поэтому его можно представить так:

1.В зависимости от соотношения R_г и R_вх различают следующие усилители:

Если R_г > R_вх входным сигналом усилителя является ток I₁ – усилитель управляемый током.

Если R_вх > R_г усилитель управляется напряжением U₁ – усилитель управляемый напряжением.

Если R_вх  R_г на вход усилителя поступает наибольшая мощность от источника сигнала. Это режим согласования. Выполняется в усилителях мощности.

2. В зависимости от соотношения R_вых и R_н различают:

Если R_вых << R_н то выходной сигнал - U₂, усилитель с потенциальным выходом.

Если R_вых >> R_н то выходной сигнал I₂, усилитель с токовым выходом.

Если R_вых  R_н усилитель мощности.

Основные параметры и характеристики усилителя:

1. R_вх=U₁/I_1. – входное сопротивление.

Н а низких частотах – активное. Зависит от частоты.

На высоких частотах – комплексное.

2. R_вых=U₂xx/I₂кз_. (хх-холостой ход, кз-короткое замыкание).

3. К – коэффициент усиления, во сколько раз выходной сигнал больше входного.

а) К_u=U_2m/U_1m – по напряжению.

б) K_I=I_2m/I_1m – по току.

в) K_p=P₂/P₁ – по мощности.

Коэффициент усиления – величина безразмерная, иногда его выражают в относительных логарифмических единицах, которые называют децибелами.

При воздействии на усилитель гармонического сигнала, его коэффициент усиления оказывается частотно-зависимым и аналитически выражается комплексной функцией коэффициента передачи, которая называется частотной характеристикой.

U₁->

U₂->

- комплексный коэффициент передачи.

4. Зависимость коэффициента передачи от частоты – частотная характеристика.

АЧХ: K_(j)= (0<<)= *e^j(₂^-₁⁾=K_(j)*e^j(₂^-₁⁾

ФЧХ: _(j)=₂-₁(0<<)

Г рафики усилителя:

Идеальный усилитель должен иметь коэффициент усиления К₀ на всем диапазоне частот, в реальном же усилителе коэффициент меняется.

ФЧХ говорит о том, что на низких частотах фазовый сдвиг положителен, а на высоких частотах происходит запаздывание (т.е. отрицателен).