Амплитудно-фазовая характеристика усилителя.

\\ график другой

Зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала К=F(f) принято называть амплитудно-частотной (частотной) характеристикой (АЧХ) рис. 10.5,а.

Идеальная АЧХ параллельна оси частот. Реально, гармонические составляющие входного сигнала усиливаются усилителем неодинаково, поскольку реактивные сопротивления элементов схемы по-разному зависят от частоты. Типичным для АЧХ является наличие так называемой области средних частот, в которой К почти не зависит от частоты и обозначается К₀ . В диапазоне низких и высоких частот амплитудно-частотная характеристика спадает, имея неравномерность усиления.

Частоты усиления, на которых коэффициент усиления уменьшается в раз иди на 3 дБ по сравнению со средней частотой, называют граничными частотами: нижняя f_н и f_в ; разность частот f_в – f_н = ∆f называется полосой пропускания.

Частотные искаженияв усилителе всегда сопровождаются наличием сдвига фаз между входным и выходным сигналами, что вызывает появление фазовых искажений. Под фазовыми искажениями подразумевают сдвиги 250 фаз, вызванные реактивными элементами усилителя, а поворот фазы усилительным каскадом не учитывается. Фазовые искажения усилителя оцениваются его фазочастотной характеристикой ϕ=F(f). График фазочастотной характеристики представляет собой зависимость угла сдвига фазы между входным и выходным напряжениями усилителя от частоты (рис. 10.5,б). Фазовые искажения в усилителе отсутствуют, когда фазовый сдвиг линейно зависит от частоты. Идеальной фазочастотной характеристикой является прямая линия, начинающаяся в начале координат (рис. 10.5,б пунктирная линия). На практике амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики удобнее строить в логарифмическом масштабе по оси частот. Это удобно тем, что растягивается область нижних и сжимается область верхних частот.

 

Обратные связи в усилителях.

Для улучшения стабильности усиления, изменения входного и выходного сопротивления, уровня линейных и нелинейных искажений, амплитудно- частотных, передаточных характеристик и других параметров вводят обратную связь. Обратной связью (ОС) в усилителях называют передачу выходного сигнала в его входную цепь. Цепь, по которой осуществляется передача сигнала обратной связи, называется цепью обратной связи. Петлей ОС называют замкнутый контур, включающий в себя цепь обратной связи и часть усилителя между точками ее подключения. Местной петлей обратной связи (местной обратной связью) называют обратную связь, охватывающую отдельные каскады или часть усилителя. Общая обратная связь охватывает весь усилитель.

 

 

Усилители постоянного тока.

Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления медленно изменяющихся во времени сигналов.

Связь источника сигнала со входом усилителя и междукаскадные связи не могут быть осуществлены в УПТ с помощью реактивных элементов – конденсаторов и трансформаторов. Эти связи могут быть только непосредственными (гальваническими) - в этом случае выходное напряжение предыдущего каскада, содержащего постоянную составляющую режима покоя и приращение, вызванное воздействием входного сигнала, полностью подается на вход следующего каскада. Элементами гальванической связи могут быть резисторы, диоды, проводники.

Основными параметрами УПТ являются: коэффициент усиления по постоянному току ; верхняя граничная частота , определяющая ширину полосы пропускания. Фазочастотная характеристика имеет отрицательный фазовый сдвиг в области верхних частот.

Если напряжение покоя предыдущего каскада изменяется под действием температуры или других факторов, то оно будет воспринято последующим каскадом как приращение, обусловленное воздействием входного сигнала, и будет далее усиливаться. Таким образом, в УПТ возникает явление, когда входной сигнал отсутствует, а на выходе усилителя присутствует постоянное напряжение некоторой величины. Такое явление называется дрейфом нуля. Различают абсолютный дрейф нуля (напряжение при нулевом входном сигнале) и приведенный (показывающий, какое постоянное напряжение обратной полярности требуется подать на вход усилителя, чтобы скомпенсировать величину абсолютного дрейфа). Величина дрейфа может меняться с течением времени. Причины возникновения дрейфа:

1) Температурный дрейф, вызванный температурной нестабильностью режима покоя в каскадах. Наиболее существенный вклад в дрейф усилителя вносят первые каскады, так как их дрейф усиливается последующими каскадами.

2) Старение элементов схемы. С течением времени изменяются как параметры самих транзисторов, так и остальных элементов каскада.

3) Нестабильность источников питания. Колебания напряжения источника питания приводит к колебаниям напряжения покоя и положения рабочей точки:

При возникновении дрейфа нуля происходит смещение амплитудной характеристики усилителя.