мощности) на выходе усилителя к его одноименному значению на входе:

= fB,rx/fBx; Кс =/пык/Ткх, = вых/вх- (21.3)

в технике связи технические показатели выражают в логарифмических единицах - децибелах, что удобно для оценки как очень малых, так и очень больших величин, изменяющихся в очень больших (на несколько порядков) пределах:

/Сн(дБ) = 2Э1ё/С„; /С.,(дБ)=20 1ё/С,; /См (дБ) = Ю Ig/С„. (21.4)

Коэффициенты усиления в относительных числах:

IohW ..ю-™"; /„=10м(яЕ../10 -25)

Если усилитель состоит из нескольких последовательно включенных каскадов, его общий КУ равен произведению КУ отдельных каскадов

К = KiK2K3---Kn- (21-6)

Если КУ каскадов выражены в логарифмических единицах, их общий КУ равен сумме

/С (дБ) Ki (дБ) + К2 (дБ) +----1- Кп (дБ), (21.7)

что легко получить, логарифмируя выражение (21.6).

Пример. Трехкаскадный усилитель имеет КУ первого каскада /< = 100, второго Я2=4, третьего Яз = 25. Определить КУ в относительных единицах и децибелах.

К=К\К2Кг = 100 •4-25= 10 000; К (дБ) = 20 Ig К\ + 20 Ig К2 + 20 Ig Кг = 20 Ig 100 + 20 Ig 4 -Ь 20 Ig 25 = 80 лБ.

Сквозной коэффициент усиления. Этим показателем оценивают степени использования э. д. с, тока или мощности источника сигнала в усилителях с малым входным сопротивлением, выполненных обычно на биполярных транзисторах.

Сквозной КУ по напряжению (именуемый иногда КУ по э. д. с.) определяют как отношение установившегося значения амплитуды напряжения сигнала на выходе усилителя к амплитуде э. д. с. источника сигнала

Кв = ивыкт1Еит = (UymfEum) (Uum/Unm) = Кв, (21-8)

где a=Usx т/Еш т - коэффициент передачи входной цепи по напряжению.

Для входной цепи усилителя справедливы следующие соотношения:

fBX = BxBxI вх = Ёц/(г„ + вх),

откуда

а UnymlE = [ЕЛг + вх)! (вх/и) = вхЛи + вх). (21-9)

Очевидно, чем больше гвх по отношению к гн, тем ближе а к единице, а КУ по э. д. с. ближе к КУ по напряжению.

Коэффициенты полезного действия. К. п. д. выходной цепи УЭ служит для оценки и сравнения экономичности работы различных видов УЭ при различных способах их включения и различных режимах работы и определяется как отношение мощности сигнала создаваемой в выходной цепи, к мощности, потребляемой выходной цепью от источника питания г] = Р/Ро.

/С. п. д. выходной цепи усилителя учитывает потери мощности в выходной цепи усилителя и определяется как отношение мощности сигнала, отдаваемой в нагрузку усилителя Рн, л мощности Ро, потребляемой выходной цепью от источника питания г)вых=-Рн/Ро-

Промышленный к. п. д. усилителя оценивает его экономичность работы и определяется как отношение мощности сигнала Рн, отдаваемой в нагрузку к суммарной мощности Р, потребляемой всеми цепями усилителя от всех источников питания г\и=Рн/Р. Обычно Т1„« 0,2-0,7.

Искажения в усилителях. Под искажениями понимают изменения формы сигнала на выходе усилителя по сравнению с формой сигнала на его входе. В зависимости от причин, вызывающих изменение формы сигнала на выходе усилителя, различают линейные и нелинейные искажения.

Линейные искажения обусловлены влиянием реактивных элементов (емкостей, индуктивностей) усилителя, сопротивление которых зависит от частоты. Форма сигнала на выходе линейного усилителя гармонических сигналов может отличаться от формы сигнала на его входе по двум причинам. Во-первых, гармонические составляющие входного сигнала усиливаются неодинаково. Коэффициент усиления Кн зависит от частоты. Эти изменения формы выходного сигнала, обусловленные зависимостью от частоты модуля комплексного коэффициента усиления, называют амплитудно-частотными искажениями. Во-вторых, усилитель вносит фазовые сдвиги, которые зависят от частоты и изменяют взаимный сдвиг во времени гармонических составляющих выходного сигнала. Эти изменения формы выходного сигнала, обусловленные зависимостью от частоты лишь аргумента комплексного КУ, называют фазочастот-ными искажениями.

Амплитудно-частотные искажения оценивают по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ). Она представляет собой зависимость модуля комплексного КУ от частоты (рис. 21.3) при подаче на вход усилителя неизменного напряжения гармонического сигнала. Из реальной АЧХ усилителя звуковых частот видно, что в области нижних (малых) и верхних (больших) частот КУ уменьшается. Неравномерность АЧХ в диапазоне рабочих частот усилителя обусловлена амплитудно-частотными искажениями. В области средних частот КУ /Сн. ср практически не зависит от частоты. Нижняя /нч и верхняя /вч граничные частоты определяются допустимым уменьшением КУ Ка относительно его значения на средней частоте

/(н. ср-

Для количественной оценки АЧХ, т. е. частотных искажений, пользуются коэффициентом частотных искажений. Он равен отно-

Кн 100 30 60 у 40 20 V

О 10 f,, 10 10 70* fg,f,

Рис. 21.3. Амплитудно-частотная характеристика

Рис. 21.4. Фазочастотная стика

характери-

шению КУ на средней частоте (обычно на частоте 1 кГц) к КУ на рассматриваемой частоте M=Kii.cx)/Kf. Если М=1, амплитудно-частотные искажения отсутствуют. Если неравномерность частотной характеристики превышает ±25%, т. е. 0,75М: 1,25, то частотные искажения становятся заметными на слух.

В технике связи принято амплитудно-частотные искажения выражать в логарифмических единицах

М (дБ) = 20 Ig М 20 Ig (Kn.cv/Kf) = 20 Ig К„.ср - 20 Ig К/ =

Положительная величина М (дБ) соответствует спаду, а отрицательная- подъему частотной характеристики. В многокаскадных усилителях с коэффициентами частотных искажений Mi, Mz, Мп общий коэффициент M=Mi, М, Мп. Если одни каскады имеют спад, а другие - подъем частотной характеристики, то это приводит к компенсации частотных искажений и исправлению (коррекции) частотной характеристики.

Диапазон рабочих частот (или полоса пропускания А/, см. рис. 21.3) усилителя ограничивается областью частот от /нч до /вч, в пределах которой частотные искажения не превышают заданного значения. При ослаблении верхних частот звук становится глухим, басящим, а при малом усилении в области низких частот - металлическим, звенящим. Звуковые колебания, слышимые ухом человека, лежат в пределах 20-20 000 Гц. Допустимое значение коэффициента частотных искажений на краях полосы пропускания зависит от назначения усилителя. Усилители, используемые в телефонии, где важна лишь разборчивость речи, а не ее натуральность, выполняют с относительно узкой полосой 300-3400 Гц при Mf=2, дБ. Хорошее качество звучания можно получить при воспроизведении полосы частот 50-10 000 Гц и удовлетворительное - при полосе 100- 6000 Гц. Усилители, входящие в радиовещательный тракт высшего класса, должны иметь М2 дБ в диапазоне частот 30-15 000 Гц. Телевизионные усилители имеют рабочий диапазон 50 Гц - 6 МГц.

Фазочастотные искажения оценивают по фазочастотной характеристике (ФЧХ), которая выражает зависимость от частоты фазового сдвига ф выходного напряжения (тока) относительно входного