Входные и выходные показатели.

Со стороны входа усилитель характеризуется входным сопротив­лением Z_вх, который имеет в общем случае комплексный характер. Обычно Z_вх представляет собой параллельное соединение активной составляющей R_вх и реактивной составляющей, обусловленной вход­ной емкостью C_вх. Таким образом, входная цепь усилителя характе­ризуется входным напряжением U_вх, входным током I_вх, входным соп­ротивлением R_вх, а также входной мощностью P_вх.

Выходная цепь усилителя, в которую подключается нагрузка, характеризуется эквивалентной схемой, состоящей из генератора ЭДС и выходного сопротивления R_вых (генератора тока SU_вх и вы­ходной проводимости G_вых), а также сопротивлением нагрузки R_н. По этим параметрам легко определить основные выходные данные усили­теля: выходное напряжение U_вых усиленного сигнала на нагрузке, выходной ток I_вых и полезную выходную мощность Р_вых, отдаваемую усилителем в нагрузку.

Хотя выходное сопротивление и сопротивление нагрузки в общем случае имеют комплексный характер, но в рабочей по­лосе частот усилителя эти сопротивления можно считать чисто ак­тивными R_вых и R_н. При этом условии выходная мощность и напряже­ние усиленного сигнала на нагрузке определяются выражениями

(2.1)

Выходная мощность, отвечающая заданной норме нелинейных искажений, называется номинальной.

Типовым значением сопротивления нагрузки R_н современных акустических систем является R_н =8 Ом. Высокая верность воспроизведения акустических систем или громкоговорителя может быт только при эффективном демпфировании свободных колебаний подвиж­ной части. Это возможно лишь в случае выполнения условия R_вых<R_н. Поэтому для современных высококачественных усилителей вводят понятие коэффициента демпфирования, определяемого отношением

(2.2)

Коэффициент усиления.

Известно, что любой четырехполюсник характеризуется ком­плексным коэффициентом передачи

, (2.3)

который определяется как отношение комплексных амплитуд выходно­го и входного напряжений или токов. Комплексный коэффициент пере­дачи для усилителей представляет собой функцию от частоты.

Частотную передаточную функцию удобно представлять в форме

(2.4)

где - модуль комплексного коэффициента усиления;

- сдвиг фазы между входным и выходным напряжениями. Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой или просто частот­ной характеристикой, а - фазочастотной или фазовой харак­теристикой усилителя.

Коэффициент усиления по напряжению

(2.5)

представляет собой безразмерное отношение комплексных амплитуд или отношение эффективных значений напряжений сигнала на выходе и на входе.

Соответственно представляется комплексный коэффициент усиле­ния по току

(2.6)

Коэффициент усиления по мощности -величина всегда вещественная, так как она связана с модулями коэффициентов усиления напряжения и тока

(2.7)

В связи с тем, что восприятие слуховых органов человека под­чиняется логарифмическому закону, безразмерное значение коэф­фициента усиления на практике часто выражается в децибелах (дБ).

Если мощность возрастает от P_вх до Р_вых, то восприятие громкос­ти человеком возрастает на величину

, (2.8)

которую условились выражать в белах (бел равняется 10 дБ). Таким образом, если мощность возрастает в 1000 раз, то логарифмическая величина усиления будет равна 3 Б или 30 дБ:

К_pдБ = 10Ig K_p. (2.9)

Так как мощность пропорциональна квадрату напряжения или то­ка

, (2.10)

то формулы перехода для коэффициентов усиления по напряжению и по току имеют вид:

К_дБ = 20 Ig K; К_IдБ = 20 Ig K. (2.11)

Реже встречаются логарифмические единицы (неперы). Коэффи­циент усиления в этих единицах

К_неп = ln К = К_дБ/ 8,68 = 0,115 К_дБ. (2.12)

Из указанных единиц наиболее распространенной в радиотехни­ке является децибел. Единица непер используется лишь в технике проводной связи.