Г.
Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств
Аналоговые электронные устройства (АЭУ) – это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов.
Аналоговые сигналы – это сигналы, которые изменяются по тому же закону, что и характеризуемые (описываемые) ими физические процессы. Аналоговые сигналы, в отличие от дискретных (цифровых), заданы (могут быть измерены) во все моменты времени.
Преимущества аналоговых устройств (АУ): сравнительная простота, надежность и быстродействие.
Основной недостаток АУ: менее высокая точность обработки сигналов, чем у цифровых устройств (ЦУ).
АЭУ можно условно разделить на две большие группы: электронные усилители и устройства, выполненные на их основе.
Электронный усилитель (усилитель) – это устройство, в котором входной сигнал (напряжение, ток) используется для управления током в нагрузке (мощностью). Обобщенная структурная схема ЭУ представлена на рис. 1.1.
Рис. 1.1
Источники сигнала: датчики, микрофоны, оптоэлектронные устройства и пр.
Нагрузки: громкоговорители, световые, нагревательные устройства и т.д.
Устройства, выполненные на основе усилителей (выполняются на основе применения принципа обратной связи):
· преобразователи электрических сигналов (сумматоры, дифференциаторы, интеграторы, компараторы, устройства логарифмирования и т.д.);
· преобразователи сопротивлений.
Классификация АЭУ.
Усилители, как основной класс АЭУ принято классифицировать по нескольким признакам.
По форме усиливаемых сигналов:
· усилители непрерывных (гармонических) сигналов;
· усилители импульсных сигналов.
По диапазону частот:
· усилители постоянного тока (от 0 Гц до 20 Гц);
· усилители низкой частоты (от 20 Гц до 20 кГц);
· усилители высокой частоты (от 20 кГц до 300 МГц);
· усилители сверхвысокой частоты (свыше 300 МГц).
По мощности:
· маломощные усилители (до 1 Вт);
· усилители средней мощности (от 1 Вт до 10 Вт);
· усилители большой мощности (свыше 10 Вт).
По типу усилительных приборов:
· транзисторные;
· ламповые;
· диэлектрические;
· магнитные;
· на интегральных микросхемах.
Кроме того, усилители ВЧ- и СВЧ-диапазонов подразделяются на:
· узкополосные
· широкополосные
Основные параметры и характеристики АЭУ.
Технические параметры усилителей представляют собой количественную оценку его свойств. Рассмотрим основные параметры, характеризующие работу усилителя.
Коэффициент передачи – это функция, определяемая как отношение выходного сигнала усилителя к его входному сигналу. В зависимости от формы математического представления самих сигналов различаются и формы представления коэффициента передачи (операторная, комплексная)
Различают коэффициент усиления по напряжению, по току или по мощности.
Коэффициент усиления по напряжению – отношение амплитудных (действующих) значений выходного и входного напряжений усилителя
Коэффициент усиления по току – отношение амплитудных (действующих) значений выходного и входного тока усилителя
Для транзисторных усилителей, построенных по наиболее распространенной схеме с общим эмиттером, в справочниках обычно указывают статический коэффициент передачи тока:
h21Э = I вых/ I вх = I к/ I б.
Он составляет приблизительно 10..1000 для различных типов транзисторов.
Коэффициент усиления по мощности – отношение мощности усиленного сигнала в нагрузке к мощности, подаваемой на вход
Коэффициент полезного действия (КПД) отражает эффективность усилителя. Он равен отношению полезной выходной мощности (мощности полезного сигнала) к мощности, затрачиваемой источником питания на функционирование усилителя:
.
Характеристики усилителей служат для оценки искажений сигнала.
Искажения – это отклонения формы выходного сигнала от формы входного. В зависимости от происхождения они подразделяются на:
· линейные (частотные),
· нелинейные,
· переходные.
Линейные искажения вызываются неодинаковым усилением усилителя на разных частотах. Такие искажения создаются LC -элементами, поэтому они и носят линейный характер.