Компьютерная техника, радиоэлектроника, электрика

Среда Август 12, 2020
  • Register

АЧХ усилителя определяет характер изменения коэффициента усиления или выходного сигнала усилителя при изменении частоты сигнала.
АЧХ представляет собой график зависимости выходного напряжения (или коэффициента усиления), величина которого откладывается по оси ординат, от частоты, откладываемой по оси абсцисс (рис. 5.2). Для частоты используется логарифмический (нелинейный) масштаб. Это приводит к эффективному расширению низкочастотного и сжатию высокочастотного участков на оси частот.
Коэффициент усиления и выходной сигнал усилителя постоянны в диапазоне средних частот, но спадают при высоких и низких частотах. Область частот, заключенная между частотами f1 и f2, называется полосой пропускания усилителя. Частоты f1 и f2 соответствуют точкам a1 и a2, и известным как точки по уровню 3 дБ (децибел). Децибел — нелинейная (логарифмическая) единица измерения коэффициента усиления (см. приложение 2). Точка a1 называется нижней точкой по уровню 3 дБ, а точка a2 — верхней точкой по уровню 3 дБ. В этих двух точках выходное напряжение усилителя составляет 70% от своего максимального значения. Точки по уровню 3 дБ называют также точками по уровню половинной мощности, поскольку выходная мощность усилителя на этих частотах уменьшается ровно в два раза.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя

Рис. 5.2 Амплитудно-частотная характеристика усилителя.


Выходное напряжение (или коэффициент усиления) удобно откладывать по оси ординат в децибелах, принимая максимальный уровень за 0 дБ. Тогда точки по уровню 3 дБ будут находиться на уровне – 3 дБ.

 

АЧХ усилителя звуковой частоты (УЗЧ)
Чтобы обеспечить усиление сигналов всех звуковых частот, УЗЧ должен иметь полосу пропускания, перекрывающую диапазон звуковых частот, т. е. от 20 Гц до 20 кГц. Внутри этого диапазона частот коэффициент усиления УЗЧ должен сохранять постоянное значение. Ниже 20 Гц и выше 20 кГц допустим спад усиления. Типичная АЧХ усилителя звуковой частоты показана на рис. 5.2.

 Поскольку музыка и речь представляют собой сложную смесь гармонических сигналов с различными частотами звукового диапазона, то качество усилителя зависит от того, какую полосу этих частот и их гармоник данный усилитель может воспроизвести без искажений. Узкая полоса пропускания будет обязательно приводить к ограничению числа усиливаемых и воспроизводимых на выходе усилителя гармоник. Этим объясняется низкое качество звука у дешевых усилителей.

Существуют два основных типа искажений: амплитудные и частотные.

 

Амплитудные искажения
Для каждого усилителя существует некоторый максимальный уровень выходного сигнала, который не может быть превышен. Попытка превышения этого уровня приводит к амплитудным искажениям. Амплитудные искажения проявляются в сглаживании или обрезании только одного (положительного или отрицательного) или обоих пиков сигнала.

Амплитудные искажения

Рис. 5.3 Амплитудные искажения.


На рис. 5.3 представлены три варианта проявления амплитудных искажений синусоидального сигнала на выходе перегруженного усилителя.

 

Частотные искажения
Усилители должны воспроизводить на своем выходе входной сигнал без каких-либо изменений его формы, не считая увеличения амплитуды. Обычно входной сигнал имеет сложную форму и состоит из большого числа синусоидальных сигналов различных частот и их гармоник. Для верного воспроизведения все эти составляющие должны усиливаться в одинаковой степени, то есть коэффициент усиления должен быть одинаковым для всех частот. Другими словами, АЧХ усилителя должна быть достаточно плоской во всей полосе пропускания, в противном случае выходной сигнал будет подвержен частотным искажениям.
Например, усилитель с АЧХ, показанной на рис. 5.4, будет в гораздо большей степени усиливать высокие частоты по сравнению с низкими. В результате в выходном сигнале будут чрезмерно представлены высокочастотные составляющие.

Частотные искажения

Рис. 5.4

Можно сказать, что сигнал на выходе данного усилителя воспроизводится с частотными искажениями.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Разделы