Коэффициент усиления и КПД

Конспект лекций

по курсу «Усилительные устройства»

Модуль 1. Общие сведения об усилителях

Качественные показатели усилителей

1. Коэффициент усиления и КПД

2. Выходная мощность

3. Нелинейные искажения сигнала

4. Частотные и фазовые искажения сигнала

5. Скорость нарастания сигнала

6. Уровень помех и динамический диапазон

Параметры и характеристики усилительных

Элементов

1. Параметры биполярных транзисторов

2. Характеристики биполярных транзисторов

3. Частотные свойства транзисторов

4. Шумовые свойства транзисторов

Режимы работы усилительных элементов

1. Режим класса А

2. Режим класса В (АВ)

Принцип работы усилительных элементов

1. Назначение элементов усилительного каскада

2. Принцип работы усилительного каскада

3. Стабилизация режимов работы транзисторов

4. Входное и выходное сопротивление каскадов

ЛИТЕРАТУРА

1. Ккликов Г.В. Бытовая аудиоаппаратура, ремонт и обслуживание. –М., ДМК, 2001.

2. Буланов Ю.А., Усов С.Н. Усилители и радиоприемные устройства. -М., Высшая школа,

3. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства. -М., Сов.радио, 1979.

4. Федосеева Е.О. Усилительные устройства киноустановок. -М., Искусство, 1979.

5. Схемотехніка високоякісного звуковідтворення. Під.ред. Сухова М.Є. –К., Техніка, 1992.

6. Головин О.В., Кубицкий А.А. Электронные усилители. –М., Радио и связь, 1993.

7. Головин О.В. Радиоприемные устройства.–М., Высшая школа, 1987.

8. Уваров Р.В., Химленко В.А. Радиоприемные устройства. –М., Радио и связь, 1989

Качественные показатели усилителей

Коэффициент усиления и КПД

Усилителем электрических сигналов называется устройство, которое за счёт энергии источника питания обеспечивает увеличение мощности сигнала на выходе Р_ВЫХ, по сравнению с входным сигналом Р_ВХ, не изменяя его форму.

Количественной оценкой такого увеличения является коэффициент усиления по мощности К_Р, измеренный в относительных единицах (разах) или К_Р [дБ] – в децибелах.

К_P = P_ВЫХ ⁄ P_ВХ К_P [дБ] = 10 ∙ lg (P_ВЫХ ⁄ P_ВХ), дБ

Использование децибел связано с тем, что громкость для человеческого уха воспринимается не как прямое увеличение выходной мощности усилителя, а как её логарифм. То-есть, усилитель, мощность которого в 10 раз больше, звучит громче всего в два раза.

Величина 1 дБ – условно принято за минимальную чувствительность органа слуха человека, т.е. это минимальная различимая человеком величина.

Коэффициент усиления по напряжению К_U для усилителей определяется при синусоидальном входном сигнале как отношение выходного напряжения U_ВЫХ к входному U_ВХ.

К_U = U_ВЫХ ⁄ U_ВХ К_U [дБ] = 20 lg (U_ВЫХ ⁄ U_ВХ), дБ

Коэффициент усиления по току К_I определяется так отношение выходного тока І_ВЫХ к входному І_ВХ.

К _І = I_ВЫХ ⁄ I_ВХ К _І [дБ] = 20 lg (I_ВЫХ ⁄ I_ВХ), дБ

Взаимозависимость коэффициентов усиления: К_Р = К_U ∙ К _I

В многокаскадных усилителях общий коэффициент усиления равен:

К_общ = К₁ ∙ К₂ ∙ … ∙ К_n К_общ [дБ] = К₁ [дБ] + К₂ [дБ] + … + К_n [дБ]

Коэффициент полезного действия (КПД) усилителя характеризует его экономичность и равен отношению полезной выходной мощности, отдаваемой в нагрузку Р_ВЫХ к суммарной мощности, потребляемой усилителем от источника питания Р₀.

к.п.д = η = (P_ВЫХ ⁄ P₀) ∙ 100%

Измеряют его обычно на частоте 1 кГц. КПД всех усилителей зависит от режимов работы усилительных элементов и выходной мощности. Поскольку аналоговые усилители относятся в основном к классу АВ то для большинства из них он составляет примерно 60…70 % при максимальной мощности. Исключение составляют так называемые усилители класса D, у которых КПД может превышать величину 90%.