идеальная АХ

              В            реальная АХ

            А        

                         0                                            

Идеальная АХ – это прямая линия, проходящая через начало координат, угол наклона которой определяется из выражения:  .

Реальная АХ совпадает с идеальной только на участке АВ.

1. При отсутствии входного сигнала ( )  .

Таким образом, нижний загиб АХ обусловлен наличием собственных шумов в усилителе. При малой амплитуде входного сигнала шумы на выходе усилителя могут превысить полезный сигнал, что недопустимо.

Малый уровень шумов имеют полевые транзисторы, наибольшими шумами обладают ламповые усилители.

2. При большой амплитуде входного сигнала сказывается нелинейность ВАХ усилительного элемента – появляется верхний загиб АХ.

Таким образом, верхний загиб АХ обусловлен нелинейными искажениями.

Для нормальной работы усилителя (участок АВ) необходимо выполнение условий:                        

Динамический диапазон усилителя – это отношение максимальной амплитуды выходного напряжения к его минимальной амплитуде в пределах линейной части АХ, т.е.:  [раз] или  [дБ].

Динамический диапазон человеческого голоса .

Динамический диапазон симфонического оркестра .

Динамический диапазон усилителей .

Собственные шумы усилителя

Усилитель усиливает не только полезный сигнал, но и нежелательные колебания, возникающие внутри него, называемые собственными шумами или помехами.                  

Основные шумы:

1. Фон – это колебания с частотой питающей сети (50Гц) или кратной ей. Возникают за счет плохой фильтрации выпрямителей. Избавиться от этих помех можно, используя качественный выпрямитель.

2. Наводки – помехи, обусловленные действием электро-магнитных полей. Избавиться от этих помех можно с помощью экранирования.

3. Микрофонный эффект – преобразование механических колебаний элементов схемы в электрические, проходящие на выход усилителя. Избавиться от этих помех можно с помощью амортизатора.

Таким образом, с указанными выше шумами можно эффективно бороться.

4. Тепловые шумы – обусловлены наличием хаотического теплового движения НЗ внутри любого проводника или элемента схемы. Эти шумы трудно устранимы.

Наиболее сильно сказываются шумы первого каскада, т.к. усиливаются всеми последующими каскадами.

Количественно шумы оцениваются отношением сигнал/шум:

.

В усилителях высокого класса отношение:                      .

Обратная связь в усилителях

Передача части мощности сигнала с выхода усилителя на его вход называется обратной связью.

Структурная схема усилителя с ОС:

        Вх.                                              

                                                                                        Вых. 

– коэффициент усиления усилителя без цепи ОС

        – коэффициент передачи цепи обратной связи

Произведение  называют петлевым усилением, а замкнутый контур, образованный усилителем и цепью ОС – петлей обратной связи.

Выражение  называют глубиной ОС.

Виды обратной связи

Обратная связь, созданная специально для улучшения технических показателей усилителя, называется искусственной ОС.

Обратная связь, возникшая самопроизвольно (через паразитные емкости, общий источник питания и т.д.), называется паразитной ОС. Эта связь нежелательна, ее стараются устранить.

Если напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением, связь называется положительной. Положительная обратная связь (ПОС) применяется в генераторах.

Если напряжение обратной связи противофазно входному напряжению, связь называется отрицательной. Отрицательная обратная связь (ООС) применяется в усилителях.