а основе переходных характеристик (Лурье О. Б. Усилители ви-еочастоты. - М.: Сов. радио, 1961).

Обобщение вопросов теории и расчета ламповых и транзистор-ых усилителей дается в учебнике Г. С. Цыкина Электронные силители , вышедщем первым изданием в 1960 г. и выдержавшем етыре издания.

60-е годы нынешнего столетия ознаменовались созданием лау-еатами Нобелевской премии академиками Н. Г. Басовым и L.. М. Прохоровым квантовых усилителей, способных работать не олько в радиодиапазоне (от 0,6 до 75 ГГц), но и в оптическом р>-300 ГГц) диапазоне. Эти усилители успешно используются для текловолоконной оптической связи, космической радиолокации.

Глава 2

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

2.1. КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ

Усилитель для проходящего через него сигнала представляет обой активный четырехполюсник, одной из особенностей кото-ого является то, что он эквивалентен электрической цепи, содержащей зависимый источник - либо источник ЭДС Е^. пропорцио-альной входному напряжению t/i или входному току 1\, либо сточник задающего тока /32, пропорционального £i или Ui.

У идеального источника ЭДС (в том числе и зависимого) внут-еннее сопротивление равно нулю, а напряжение на выходных ажимах f/2 = £2 = const не зависит от потребляемого тока /2 рис. 2.1,а, в). У идеального источника задающего тока внутрен-яя проводимость равна нулю (внутреннее сопротивление беско-ечно велико), при этом /2 = /32=const не зависит от напряжения /2 (т. е. сопротивления нагрузки) (рис. 2.1,6, г).

Ф

О

1 г

Рис. 2.1. Эквивалентные схемы основных видов идеального усилителя

Параметры Кгх и Я21 - безразмерные коэффициенты прямой передачи напряжения и тока соответственно, а Z21 и У21 - сопротивление и проводимость прямой передачи определяют способность усилительного элемента (усилителя) создавать усиление сигнала (напряжения, тока).

К числу важнейших параметров усилительного устройства относятся коэффициенты, непосредственно выражающие усиление сигнала по мощности, напряжению и току (рис. 1.2). Так,

Кр=р^Рг (2.1):

представляет собой коэффициент усиления мощности. Наиболее полно усиление напряжения сигнала характеризуется сквозным коэффициентом усиления (коэффициентом усиления по ЭДС)

При этом коэффициент усиления (напряжения)

К = Шиг. (2.2) и, наконец, коэффициент усиления тока

Ki=h/Iv (2.3)

При активном входном сопротивлении усилителя Zbx=U\II\ и сопротивлении нагрузки Z2=U2/Ii входная и выходная мощности - вещественные величины, а коэффициент усиления мощности Кр= = P,/P, = KKi.

Перечисленные коэффициенты характеризуют усилительное устройство или его каскады. Коэффициент усиления усилителя (рис. 2.2) равен произведению коэффициентов усиления его каскадов:

Ui,

т. е. K=K\K2Ks, a в комплексной форме К=К\К2Къ-

>jcunumenb

Каскад!

Каскад!

Каскад 5

Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема усилителя

Широко используется выражение коэффициента усиления в логарифмических единицах - децибелах (дБ):

G = 20lgA: = 20lg().

Использование G вместо К удобно: общее усиление находится как алгебраическая сумма коэффициентов усиления каскадов. Например, если /С, = 10, /(2=100, /(з = 0,5, то Gi = 20 дБ, G2 = 40 дБ, G3 = -6 дБ. Так как G = G, + G2+Gg-fто G = 20 + 40-6 = 54 дБ, что соответствует /( = 500.

2.2. ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ ЧАСТОТ

Полоса пропускания усилителя - полоса частот от / до /в, внутри которой коэффициент усиления изменяется по определенному закону с заданной степенью точности, например для усилителя звуковой частоты (УЗЧ) должен быть /(=const (точнее, /(E = const) в диапазоне частот сигнала от fmir=16 Гц до fraax = = 20 кГц. Самая узкая полоса (тональных) частот 300 ... 3400 Гц принята для телефонной передачи, для которой прежде всего важна разборчивость речи (при небольшой полосе частот снижается уровень помех (щум) и, что тоже важно, удешевляется оборудование.

Полоса пропускания усилителей, используемых для записи, передачи их воспроизведения звука, зависит от класса качества аппаратуры. Существуют четыре основных класса качества каналов и трактов звукового вещания: III, II, I и высший; последний соответствует международным нормам для Hi = Fi (High Fidelity - высокая верность, полное соответствие) аппаратуры. Полоса пропускания таких устройств 30 ... 15 000 Гц при неравномерности ±2 дБ, а у отдельных образцов 0:/н:20 Гц, а 20 кГц^ /в^ 200 кГц при лучшей равномерности усиления. Выбор в>/тах основывается на том, чтобы не только пропускать колебания самой высокой слышимой частоты (20 кГц), но и сохранять быстрее перепады громкости.

Полоса пропускания телевизионных усилителей 50 Гц ... 6 МГц. У широкополосных осциллографов нижняя граничная частота колеблется от О до 20 Гц, а верхняя достигает 60 МГц.

Полоса пропускания усилителей для магистральной связи зависит от числа телефонных и телевизионных каналов. Современ-чая система К-10800, рассчитанная на 10 800 телефонных каналов ДЛИ на несколько телевизионных каналов, имеет полосу пропу-:кания 4 ... 60 МГц.

2.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИ.НЕ

2 3.1. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Наиболее полное суждение о нелинейных свойствах усилителя газволяет получить сквозная динамическая характеристика - за-шси.мость выходной величины ( 2 или 12) от входной (ei или 1з\ = = e]IR]) при гармоническо.м характере ее изменения. Вид сквоз-ой динамической характеристики определяется тем, изменяется