Усилитель как линейный четырёхполюсник

В области малых сигналов нелинейные искажения, вносимые активными и пассивными элементами незначительны, поэтому усилительные каскады для малых сигналов возможно считать линейными устройствами. В этом случае,

 

усилитель можно представить и рассматривать в виде линейного четырехполюсника.

J Вх	J Вых
U Вх	Y 11, Y 12, Y 21, Y 22	U Вых

Рис.1.13. Линейный четырехполюсник

 

Выразим входные и выходные токи через Y -параметры усилителя:

y

y

J

вх

U

вх

U

вых

.

(1.21)

y

y

J

вых

U

вх

U

вых

Из системы уравнений (1.21) можно определить все Y -параметры усилителя:

 

y

^J вх

– входная проводимость;

^U вх

^U вых ^0

y

^J вх

– проводимость внутренней обратной связи;

^U вых

U вх0

y

S

^J вых

– крутизна;

^U вх

U вых0

y 22

^J вых

– выходная проводимость.

^U вых

U вх0

Выходное напряжение и коэффициент усиления для нагруженного четырехполюсника (рис.1.13) записываются в виде:

^U Вых

S U Вх

,

(1.22)

y

y

н

S

K 0

y

y

.

(1.23)

н

Вх

Вых

R c

Y 11

Y 12 U Вых

SU Вх

Y 22

Y н

U c

Рис.1.14. Эквивалентная схема нагруженного четырехполюсника

 

Из выражения (1.23) видно, что любое подключение нагрузки к усилителю приводит к уменьшению коэффициента усиления. С увеличением коэффициента усиления входное сопротивление усилителя снижается, а

 

выходное сопротивление – увеличивается:

 

y

y

K

y

,

(1.24)

вх

y

y

y

.

(1.25)

вых

K 0

 

Контрольные вопросы

 

1) Какое определение наиболее верно?

 

а) Усилительным устройством называется устройство, предназначенное для управления мощностью источника питания.

 

б) Усилительным устройством называется устройство, предназначенное для повышения мощности сигнала при условии максимального КПД.

в) Усилительным устройством называется устройство, предназначенное для передачи сигнала при условии сохранения его формы.

г) Усилительным устройством называется устройство, предназначенное для повышения мощности сигнала при условии сохранения его формы.

д) Усилительным устройством называется устройство, предназначенное формирования мощного сигнала правильной формы.

 

2) Как изменение формы АЧХ повлияет на импульсную (или переходную) характеристику? а) Изменение в области НЧ повлияет на фронт импульса, изменение АЧХ в области ВЧ

– на амплитуду импульса (коэффициент передачи), а в области СЧ – на

 

неравномерность вершины импульса.

 

б) Изменение в области НЧ повлияет на амплитуду импульса (коэффициент передачи), изменение АЧХ в области ВЧ – на фронт импульса, а в области СЧ – на неравномерность вершины импульса.

 

в) Изменение в области НЧ повлияет на неравномерность вершины импульса, изменение АЧХ в области ВЧ – на фронт импульса, а в области СЧ – на амплитуду импульса (коэффициент передачи).

 

г) Изменение в области НЧ повлияет на фронт импульса, изменение АЧХ в области ВЧ

 

– на неравномерность вершины импульса, а в области СЧ – на амплитуду импульса (коэффициент передачи).

д) Никак не поваляет, поскольку АЧХ характеризует работу усилителя в установившемся режиме, а переходная характеристика в установившемся режиме.

 

3) Чем отличаются АЧХ широкополосного и полосового (избирательного) усилителей? а) Формой АЧХ.

 

б) Шириной полосы пропускания – f _в f_н.

 

в) Средней частотой полосы пропускания – ^{f в fн} ₂.

 

г) Отношением верхней граничной частоты к нижней граничной частоте – ^fв _fн. д) Ничем.

 

4) Что называется искажениями сигнала при усилении?

 

а) Отклонения формы выходного сигнала от формы входного сигнала, вызванные увеличением амплитуды сигнала.

б) Отклонения формы выходного сигнала от формы входного сигнала, вызванные увеличением мощности сигнала.

в) Отклонения формы выходного сигнала от формы входного сигнала, вызванные нестабильностью напряжения источника питания.

г) Отклонения формы выходного сигнала от формы входного сигнала, вызванные несовпадением реальных и идеальных характеристик усилителя.

д) Отклонения формы выходного сигнала от формы входного сигнала, вызванные температурным изменением рабочей точки транзистора.

 

5) Что позволяет оценить коэффициент гармоник? а) Ширину спектра входного сигнала.

б) Линейные искажения сигнала. в) Нелинейные искажения сигнала.

 

г) Искажения переходной характеристики.

 

д) Искажения амплитудно-частотной характеристики.

 

6) Что такое амплитудно-частотная характеристика? а) Зависимость амплитуды от частоты.

 

б) Зависимость модуля амплитуды от частоты.

 

в) Зависимость коэффициента передачи от частоты.

 

г) Зависимость модуля коэффициента передачи от частоты.

 

д) Зависимость модуля коэффициента передачи или модуля амплитуды от частоты.

 

7) В каком случае усилитель можно рассматривать как линейный четырехполюсник? а) Если усилитель описан системой Y -параметров.

 

б) Если нелинейные искажения, вносимые активными и пассивными элементами малы. в) Если линейные искажения не превышают допустимых значений при малой

 

амплитуде входного сигнала.

 

г) Если амплитуда сигнала на входе не превышает допустимых значений.

 

д) Если температура усилителя невысока и внутренние шумы незначительны, а параметры активных и пассивных элементов стабильны.

 

8) Как сопротивление нагрузки влияет на коэффициент усиления?

 

а) Любое подключение нагрузки к усилителю приводит к уменьшению коэффициента передачи.

б) Любое подключение нагрузки к усилителю приводит к увеличению коэффициента передачи.

в) Никак.

 

9) Каким образом входное и выходное сопротивления зависят от коэффициента усиления? а) С увеличением коэффициента усиления входное сопротивление усилителя

увеличивается.

 

б) С увеличением коэффициента усиления выходное сопротивление усилителя снижается.

в) С увеличением коэффициента усиления входное сопротивление усилителя снижается, а выходное сопротивление увеличивается.

г) С увеличением коэффициента усиления входное сопротивление усилителя увеличивается, а выходное сопротивление снижается.

д) Никак не зависят.

 

Обратные связи в усилителях