Лекция: Підсилювальних каскадів

Підсилювальні каскади класифікують:

1. за видом підсилювального сигналу: підсилювачі гармонічних сигналів; підсилювачі імпульсних сигналів.

В І випадку аналізуються періодичні сигнали, що змінюються за законами sin або cos.

В ІІ випадку сигнали, як періодичні, так і неперіодичні, можуть мати вигляд прямокутних, трикутних, трапецієвидних чи іншого виду імпульсів.

2. за типом (параметром) підсилювального сигналу: підсилювачі струму, напруги, потужності.

3. за видом сигналу в залежності від робочого діапазону частот розрізняють підсилювачі постійного та підсилювачі змінного струмів.

Підсилювачі постійного струму призначені для обробки сигналів, амплітуда яких повільно змінюється з часом, так що частота таких сигналів (час релаксації) є значно меншим за час релаксації підсилювальної схеми.

Підсилювачі змінного струму поділяють на:

· підсилювачі низької частоти

· підсилювачі високої частоти

· широкосмугові підсилювачі

· резонансні підсилювачі (вузькосмугові)

Якщо підсилювач складається з кількох каскадів, то їх класифікують за видом міжкаскадного зв'язку:

· підсилювачі з гальванічним зв'язком

· підсилювачі з резестивно-ємнісним міжкаскадним зв’язком

· підсилювачі з індуктивним зв'язком

Основні характеристики підсилювачів:

1. амплітудна характеристика описує залежність вихідної напруги від вхідної.

Це практично лінійна залежність Uвих = f(Uвх), яка при малих напругах обмежена рівнем теплових шумів каскаду Uш, а при великих напругах обмежена значенням напруги живлення каскаду.

Uш – це теплові флуктуації струму в елементах каскаду підсилювача, які приводять до наведених ЕРС у вхідному колі, що передається у вихідне коло підсилювача (флуктуації — коливання).

2. амплітудно-частотна характеристика – це залежність коефіцієнта підсилення каскаду від частоти сигналу.

В ідеальному випадку – це пряма, паралельна до осі частот.

Якщо напруга вхідного сигналу є постійною, то АЧХ може бути зображена як залежність вихідної напруги від частоти.

Оскільки частотний діапазон може змінюватись на кілька порядків від Гц до КГц та МГц. То зручно користуватися напівлогарифмічною шкалою, тобто К = f(lg w).

Коефіцієнти підсилення для багатокаскадних підсилювачів визначаються як добутки коефіцієнтів підсилення окремих каскадів:

К = К1* К2*…* Кn.

Якщо коефіцієнти для окремих каскадів є досить великими, то зручно користуватися логарифмічними значеннями коефіцієнтів підсилення, вираженими в децибелах.

К(дб) = 10∙lg Ki,,, .

Оскільки коефіцієнт підсилення може характеризувати напругу, струм або потужність, то вираження коефіцієнта підсилення в децибелах для потужності визначається наступним чином:

Кр(дб) = 20∙lg Kp.

Тому для багато каскадних підсилювачів АЧХ розглядають часом, як залежність коефіцієнта підсилення, вираженого в децибелах від lg w: К(дб) = f(lg w).

В реальних підсилювачах паразитні резестивно-ємнісні зв’язки приводять до завалу АЧХ в області низьких частот, а індуктивеі елементи – в області високих частот. Оскільки такий завал може бути досить істотним, то іноді використовують нормовану АЧХ: це залежність Кw від Кcч, як функція від логарифму частоти: N(w) = Kw/Kсч = f(lg w).

Смугою пропускання підсилювача називається діапазон частот, в якому значення коефіцієнта підсилення зменшується від номінального не більше, ніж в разів.

Dw = wв — wн.

Динамічним діапазоном підсилювача називають лінійну ділянку амплітудної характеристики.

3. фазо-частотна характеристика – це залежність фазового зсуву сигналу на виході, порівняно із входом, від частоти сигналу. Dφ = f(w).

До фазового зсуву приводить наявність частотозалежних елементів (ємностей та індуктивностей) в каскаді підсилювача.

В області низьких частот фазовий зсув додатній, в області високих частот – від’ємний.