Основные параметры и характеристики усилителей

1. Основные параметры и характеристики усилителей

Усилителем называется устройство,
предназначенное для увеличения мощности
входного сигнала за счет потребления
энергии от источника питания.

2. Структурная схема усилителя

3. Основные параметры усилителя

• - входные и выходные данные, к которым относятся:
номинальное входное напряжение Uвх, входной ток
Iвх, входная мощность Pвх = UвхIвх; номинальное
выходное напряжение Uвых, выходной ток Iвых и
выходная мощность Pвых = UвыхIвых; входное Rвх и
выходное Rвых сопротивления;
• - коэффициенты усиления по напряжению Ku =
Uвых/Uвх, току Ki = Iвых/Iвх и мощности Kp =
Pвых/Pвх = KuKi;
• - коэффициент полезного действия = Pвых/Pп, где
Pп – мощность, потребляемая от источника питания;

4. Основные параметры усилителя

• - динамический диапазон D = Uвх.макс/Uвх.мин, где
Uвх.макс – максимально допустимое входное
напряжение, превышение которого вызывает
недопустимые нелинейные искажения сигнала;
Uвх.мин – минимальное входное напряжение, ниже
которого выходной сигнал невозможно различить на
фоне собственных помех усилителя.
• - комплексный коэффициент усиления Ku(j )
U вых
j
KU
KU e ,
U вх

5. Частотные характеристики усилителя

6. Переходная и амплитудная характеристики

7. Обратные связи в усилителях

Обратной связью называется передача
части выходного сигнала усилителя
обратно во входную цепь.

8. Коэффициент усиления при обратной связи

y = H1 x , y1 = H2 y , x1 = x + y1
H1
y
x.
1 H1 H 2
H1
H1
1
H
1 H1 H 2 1 T A

9. Классификация обратной связи

• Положительная, если при
положительных коэффициентах
усиления входной сигнал и сигнал
обратной связи складываются
• Отрицательная, если при
положительных коэффициентах
усиления входной сигнал и сигнал
обратной связи вычитаются

10. Классификация обратной связи

• По напряжению, если на вход передается сигнал
напряжения с выхода
• По току, если на вход передается сигнал,
пропорциональный току на выходе
• Последовательная, если сигнал обратной связи
включается последовательно с входным (при
отрицательной обратной связи уменьшается входное
напряжение)
• Параллельная, если сигнал обратной связи
включается параллельно с входным (при
отрицательной обратной связи уменьшается входной
ток)

11. Усилитель с последовательной обратной связью по напряжению

12. Коэффициент усиления

Uвых = K1U1 ,
Uос = K2Uвых ,
U1 = Uвх -Uос
K1
K
1 K1K 2

13. Преимущества усилителя с последовательной ООС по напряжению 1. Расширение полосы пропускания

При выполнении условия K1>>1,
коэффициент усиления – вещественное
число
K1
1
K
1 K 2 K1 K 2

14. АЧХ усилителя и петлевого усиления

15. 2. Увеличение входного сопротивления

Uос = – K1K2U1
U вх
U1
Rвх Rвх1
Rвх1
U1
I вх
Так как U1 = Uвх – K1K2U1,
то U1 = Uвх/(1+K1K2)
U вх
Rвх
I вх
Rвх = Rвх1(1+K1K2) = Rвх1A .

16. 3. Уменьшение выходного сопротивления

Rвых = Uхх/Iкз
Uхх = K1хUвх/(1+K1х K2)
Iкз = K1хUвх/Rвых
K1хU хх /(1 K1х K 2 )
Rвых1
Rвых
K1хU вх / Rвых1
1 K1х K 2

17. Усилитель с параллельной обратной связью по напряжению

18. Коэффициент усиления

U вх U1 U вых U1 U1
0
R1
R2
Rвх
Выражая U1=Uвых/K получим
U вх U вых U вых 1 1
1
0
R1
R2
K1 R1 R2 Rвх

19. Коэффициент усиления

U вых
R2
K
U вх
R1
1
K1
R1 1 R1 R1
1 R2 R2
1 1 1 K1
K1 R1 Rвх
R2 K1 R2 Rвх
U вых
R2
K
U вх
R1
1
K1
R1 1 R1 R1
1 R2 R2
1 1 1 K1
K1 R1 Rвх
R2 K1 R2 Rвх
При K1>>1 получаем
R2
K
R1

20. Входное сопротивление

Сказанное ранее о влиянии обратной связи по напряжению
на частотные характеристики и выходное сопротивление
остается справедливым и в данном случае.
Выражая входной ток усилителя с параллельной обратной
связью через напряжение U
U1 U вых U1 1 1 K1
U1
I вх I I ос
Rвх
R2
R2
Rвх
и подставляя его в равенство
Rвх
получаем:
RвхОС
U1
R1
I вх
R2
R1 Rвх
1 K1

21. Последовательная обратная связь по току

22. Коэффициент усиления

Uос=K2RосIвых
U1=Uвх+K2RосIвых
U вх
I в ых
U1
K 2 Rос
U в ых U в ых
U в ых
U вх
1 I вых
1
,
U вых K U вых Rн

23. Коэффициент усиления

K1U1 U вых U вых
R ос
Rн
Rос
U1
1
1
U в ых
K1
Rн
Rн
K1
Rн Rос
K1'
K
'
'
Rос
1
K
K
1
2
1
K1 K 2
Rн R ос

24. Выходное сопротивление

I вых
K1хU1
Rвых1 Rос Rн
U1=Uвх+K2RосIвых
I вых
K1х U вх K 2 Rос I вых
Rвых1 Rос Rн

25. Выходное сопротивление

I вых
K1хU вх
Rвых1 1 K1х K 2 Rос Rн
I вых
K хU вх
Rвых Rн
Rвых=Rвых1+(1-K1хK2)Rос