Реферат: Усилитель звуковых частот

Полоса пропускаемыхчастот (полоса пропускания) — диапазон частот, в пределах которого усилитель при неизменной настройке обеспечивает заданную величину коэффициента усиления . На рис. 1 приведена идеальная частотная характеристика усилителя. Она имеет форму прямоугольника с основанием, равным полосе пропускания. Вследствие того, что в усилителе есть реактивные сопротивления, частотная характеристика оказывается неравномерной и при проектировании усилителя необходимо обеспечить минимальное изменение величины в пределах заданной полосы пропускания.

Избирательность — способность усилителя усиливать сигналы определенной полосы частот и не пропускать на выход сигналы других частот. Прямоугольная «форма частотной характеристики обеспечивает идеальную избирательность усилителя, так как сигналы, частоты которых лежат вне пределов полосы пропускания, совершенно не усиливаются.

Рис.1 Идеальная частотная характеристика усилителя.

Рис.2 Реальная частотная характеристика усилителя.

В действительности, частотная характеристика может, например, иметь вид, показанный на рис. 2. Избирательность количественно выражается отношением коэффициента усиления на какой-либо частоте, лежащей на границах или за пределами полосы пропускания, к коэффициенту усиления на опорной частоте, которая обычно выбирается в середине полосы пропускания.

На частотной характеристике»(рис. 2) опорной частотой является , поэтому при расстройке избирательность такого усилителя

Качественным показателем усилителей звуковых частот являются нелинейные искажения искажение формы сигнала в процессе усиления. Причиной нелинейных искажений является, главным образом, нелинейность вольт-амперныххарактеристик усилительных элементов (ламп, транзисторов), а также неправильно выбранные режимы их работы. В результате нелинейных искажений при усилении чисто синусоидального сигнала в выходном сигнале появляются дополнительные гармонические составляющие, т. е. изменяется гармонический состав входного сигнала. Этот вид искажений оценивают коэффициентом нелинейных искажений.

Выходная мощность и коэффициентполезного действия. Эти параметры характерны для усилителей мощности.

Мощность на выходе усилителя

Где и — действующие значения напряжения итока на нагрузочном сопротивлении .

Промышленный к. п. д. усилителя

где — полная мощность, потребляемая усилителем от всех источников питания.

Основными параметрами усилителей являются:

- номинальная выходная мощность — максимальная мощность на выходе, при которой нелинейные искажения не превышают допустимого уровня;

- чувствительность — минимальное напряжение на входе, при котором на выходе обеспечивается номинальная мощность;

- динамический диапазон — отношение максимальной амплитуды входного сигнала, при которой его искажения имеют предельно допустимое значение, к чувствительности усилителя;

- коэффициент полезного действия — отношение полезной мощности на выходе усилителя к мощности, потребляемой им от источника питания;

- входное сопротивление характеризующее усилитель как нагрузку для источника входного сигнала; условием передачи максимальной мощности на вход усилителя от источника сигнала является равенство внутреннего сопротивления источника входного сигнала и входного сопротивления ;

- выходное сопротивление , характеризующее нагрузочную способность усилителя; условием передачи усилителем максимальной мощности в нагрузку является равенство выходного сопротивления и сопротивления нагрузки .

2. Принцип построения каскада усиления

Минимальную часть усилителя, сохраняющую его функции, называют каскадом усиления. Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов усиления, соединенных между собой межкаскадными связями, с помощью которых выходной сигнал одного каскада усиления передается на вход следующего. Первые каскады усиления, предназначенные, главным образом! для усиления напряжения сигнала, называют предварительными. Каскад, служащий для усиления мощности сигнала, называют оконечным.

Каскады усиления состоят из последовательно включенных управляемого элемента, параметры которого изменяются в зависимости от поступающего на его вход напряжения или тока, и резистора нагрузки . В показанной на рис. 3 эквивалентной схеме управляемый элемент (лампа или транзистор) заменен резистором , сопротивление которого зависит от напряжения входного сигнала .

Рис.3 Эквивалентная схема входной цепи каскада усиления.

При отсутствии входного сигнала в цепи проходит постоянный ток . При появлении входного сигнала изменяется сопротивление резистора, а следовательно, полное сопротивление цепи и ток в ней, т. е. кроме постоянной составляющей тока в цепи появляется переменная составляющая Если сопротивление управляемого элемента изменяется строго пропорционально напряжению , то и ток пропорционален напряжению . Следовательно, падение напряжения на резисторе нагрузки создаваемое переменной составляющей тока также пропорционально входному напряжению , т.е. где — коэффициент усиления напряжения.

Основным требованием, предъявляемым к каскаду усиления, является воспроизведение формы входного сигнала на выходе, т. е. его минимальные нелинейные искажения. Выполнение этого требования обеспечивается подачей определенных напряжений и токов на выводы усилительного элемента. Транзистор во время ожидания входного сигнала находится в режиме молчания, или покоя.

Электрическому состоянию транзистора в режиме покоя соответствует определенная точка на его входных и выходных характеристиках, называемая рабочей точкой каскада усиления . Электрические параметры транзистора в рабочей точке имеют индекс «р.т», Так, электрическое состояние транзистора, включенного с ОЭ, характеризуется токами базы и коллектора , а также напряжениями базы и коллектора по отношению к эмиттеру.

Рис.4 Схема каскада усиления (а) и графическое представления представление его работы при неправильно выбранной рабочей точке (б).