Рис. 1.6. Структурная схема усилителя (У) с источником и на-rpysKoi

Коэффициент усиления напряжения Ки показывает отношение выходного напряжения (/2 к входному напряжению Uj:

Ku=-UjU. (1.12)

Коэффициент усиления тока Ki - отношение выходного тока в нагрузке /j к входному току /j:

Ki = iJh-

Поскольку в схеме усилителя и нагрузке имеются реактивности, выражения для Ки и Ki являются комплексными.

Коэффициенты усиления могут быть выражены в децибелах: /CpB=101g/Cp; /C B=201g/C ; /C,B = 20Ig/Cf.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя К (/) представляет собой зависимость модуля коэффициента усиления от частоты (рис. 1.7); Д, и /д- граничные частоты, на которых усиление уменьшается до заданного уровня К„ и К^ (например, на 3 дБ). Интервал частот от до называют полосой пропускания усилителя. Усиление на средней частоте Kg называют номинальный коэффициентом усиления.

Частотные искажения обусловлены влиянием в усилительном тракте реактивных элементов и проявляются в виде зависимости усиления от частоты гармонического сигнала, вследствие чего форма сложного сигнала изменяется. Количественно частотные искажения оценивают отношением коэффициента усиления на средней частоте Kg к коэффициенту усиления на данной частоте К:

М = KjK.

Обычно наибольшие искажения возникают иа граничных частотах полосы пропускания: низшей и высшей (рис. 1.7). В этом случае

М„ = К,/К„; УИ, = KJK.

Частотные искажения не наблюдаются, если АЧХ параллельна оси частот.

Коэффициент частотных искажений часто выражают в децибелах

= 20 Ig М.

В Л^-каскадном усилителе общий коэффициент частотных искажений выражается через коэффициенты частотных искажений отдельных каскадов:

Фазовые искажения так же, как и частотные, обусловлены наличием в тракте усилителя реактивных элементов, из-за которых на разных частотах сигнала создаются разные фазовые сдвиги. Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) усилителя ф (/) представляет собой зависимость от частоты фазового сдвига выходного гармонического колебания относительно входного (рис. 1.7). Фазовые искажения не наблюдаются, если фазовая характеристика линейна и проходит через начало координат Ф (/) = -ij. Поэтому при оценке

И

Рис. 1.7. Амплитудио-частотиая (iC (0) и фазочастотиая (ф (f)) характеристики усилителя

Рис. 1.8. Переходная Л (О и импульсная

g (О характеристики усилителя: <з время задержки; tf - время нарастания

фазовых искажений важны не абсолютныезначения фазовых сдвигов, а отклонение реальной ФЧХ от идеальной.

Переходной характеристикой усилителя h (t) называют зависимость мгновенного значения выходного напряжения 2 (t) от времени при скачкообразном изменении входного напряжения (/) = 1 () (рис. 1.8, а).

Импульсная характеристика усилителя g (i) (весовая функция) представляет собой реакцию усилителя на воздействие сигнала вида дельта-фуикции (единичного импульса) (О = б (/) (рис. 1.8,6). Форма характеристики определяется параметрами схемы И может иметь различный характер, в частности, выбросы.

Частотная и импульсная характеристики связаны между собой преобразованием Фурье:

а импульсная характеристика является производной от переходной

g (0 = 1 [МО].

Амплитудная характеристика выражает зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения от амплитуды входного гармонического напряжения t/j. Эта зависимость свидетельствует о появлении на выходе дополнительных компонентов, отсутствующих в спектре входного сигнала.

Нелинейные искажения обусловлены наличием в тракте усилителя нелинейных элементов (транзисторов, трансформаторов и дросселей с магнито-проводами) и приводят к отличию формы выходного сигнала от входного, даже при наличии на входе гармонического сигнала. Для количественной оценки нелинейных искажений принят коэффициент гармоник (в процентах):

= l/ 11 Pi/Pi

100,

(1.13)

где Pj - электрическая мощность /-й гармоники на выходе усилителя. 12

Если сопротивление нагрузки примерно одинаково для всех гармоник, можно выразить через гармоники тока или напряжения

100. (1.14)

Амплитудная характеристика не может быть полностью использована: даже при (/j = О Ф О из-за наличия наводок фона и шума. Рабочий участок амплитудной характеристики У2тт---2тах определяет динамический диапазон усилителя

Оу = 20!е((/2п,аЛип).

который должен быть равен или больше динамического диапазона сигнала.

Коэффициент ш.ума Ш определяет, во сколько раз отношение сигнал /шум на входе усилителя больше этого отношения на выходе:

Ш = [/с ш]вк/[/с ш]вых. (1-15)

Формула (I.I5) определяет интегральный коэффициент шума, т. е. коэффициент шума, усредненный в полосе частот прибора. Встречаются и другие определения коэффициента шума: дифференциальный, реальный, согласованный, стандартный [2,56].

Эквивалентное шумовое сопротивление также часто применяется для характеристики шумовых свойств усилителей. Оно определяется по формуле

ш.э = ( ш.э^Т'оЛ, (l-i6)

где 3 - приведенное ко входу общее напряжение шумов от всех источников.

Оно может быть подсчитано по эквивалентной шумовой схеме транзисторов или ламп (см. рис. 1.4) с учетом шума входных устройств.

Выходная мощность - электрическая мощность, которая выделяется на нагрузке усилителя при заданном k.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) - отношение полезной электрической мощности, выделяемой на нагрузке усилителя, к мощности, потребляемой от источников питания Рд.

Входная проводимость - отношение входного тока к входному напряжению

Увх = /i/Vi.

Выходная проводимость - проводимость со стороны выхода при отключенном нагрузочном сопротивлении и закороченном источнике сигнала

1.4. Основные характеристики радиоприемников

Чувствительностью приемника называется его способность принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность оценивается минимальным уровнем принимаемого сигнала, при котором переданная информация воспроизводится с удовлетворительным качеством.