ет максимальную величину ординаты противоположной по­ лярности на переходной характеристике и который имеет мес­ то на выходе усилителя после окончания одиночного прямо­ угольного импульса; t3— время задержки (условная величи­ на, которая оценивается по времени достижения выходным сигналом уровня 0,5 своего установившегося значения); ДU — изменение величины импульса (оценивает изменение ордина­ ты переходной характеристики в течение длительности Т входного импульса). At/ может быть положительным (то есть подъем) и отрицательным (то есть спад).

В усилителях для высококачественного усиления им­ пульсов значения б и Д не должны превышать 10 %. Дли­ тельность фронта /ф обычно не должна быть выше 0,1...0,3 длительности импульса Т Длительность спада tc импульса оценивается только в тех случаях, когда усилитель обла­ дает существенной нелинейностью.

1.4.8. Нелинейные искажения

Искажения формы сигнала, вызванные наличием в схе­ ме усилителя нелинейных элементов, называются нелиней­ ными. Основные причины появления нелинейных искаже­ ний — это нелинейность характеристик активных элемен­ тов усилителей, которая особенно проявляется при усилении сигналов большой величины, и нелинейность характе­ ристик намагничивания сердечников трансформаторов и дросселей.

Как видно из рис. 1.5, а, входной ток транзистора неси­ нусоидален при чисто синусоидальном входном напряже­

нии. Так как выходной ток транзистора в первом прибли­ жении пропорционален входному току, то нелинейные иска­ жения последнего передаются в выходную цепь.

При больших амплитудах входного сигнала транзисто­ ра его коэффициент усиления тока снижается. Это приводит к тому, что, как видно из рис. 1.5, б, даже при синусоидаль­ ной форме входного тока выходной ток оказывается неси­ нусоидальным.

Чем выше вносимые усилителем нелинейные искажения, тем больше относительная величина высших гармониче­ ских составляющих в выходном сигнале. Поэтому величи­ ну нелинейных искажений в усилителе при усилении гар­ монических сигналов принято оценивать коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник (Кг). Он определяется при входном сигнале синусоидальной фор­ мы и сопротивлении нагрузки, не зависящем от частоты, и представляет собой отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитудных или действующих значений токов или напряжений всех высших гармоник выходного сигнала

к амплитудному или действующему значению тока или на­ пряжения его первой гармоники

фициент нелинейных искажений определяется по формуле

Кг = ]/"Кг2 + Кгз + Кг4 + Нелинейности характерна тик элементов, входящих в усилитель, по-разному влияют на импульсные сигналы различной формы. Поэтому приве­ денная оценка нелинейных искажений для импульсных сиг­ налов непоказательна.

Простейший способ оценки нелинейных искажений им­ пульсных усилителей состоит в оценке относительного из­ менения крутизны зависимости выходного тока /вых от ЭДС входного сигнала в пределах размаха амплитуды этого Сиг­ нала при помощи коэффициента нелинейности v (рис. 1.5, в)

от входного синусоидального напряжения неизменной час­ тоты.

ных элементов схемы, что приводит к уменьшению коэффицн-

ента усиления. Амплитудная характеристика реального усилителя не проходит через начало координат. Это обус­ ловлено тем, что при t/BX= 0 на выходе усилителя суще­ ствует так называемое напряжение собственных шумов уси­ лителя Un. Основными составляющими собственных шумов усилителя являются: шумы усилительных элементов; теп­ ловые шумы различных цепей усилителя; шумы микрофон­ ного эффекта, вызванные воздействием на узлы и детали усилителя механических толчков и вибраций; фон, обус­ ловленный воздействием на цепи усилителя пульсаций на­ пряжения питания; наводки, определяемые воздействием на цени усилителя посторонних источников сигналов и ис­ точников помех и т. д.

Диапазон напряжений, входного сигнала, который уси­ ливается усилителем без существенных искажений, харак­

жет быть выражен также и в логарифмических единицах

Одб = 20 IgD = 20 lg = 20 lg

Динамический диапазон сигнала не должен превышать динамический диапазон усилителя.

1.4.10. Режимы работы усилительных элементов

Режим работы усилителя определяется начальным по­ ложением рабочей точки (точки покоя) на сквозной дина­ мической характеристике усилительного элемента, то есть на характеристике зависимости выходного тока усилитель­ ного элемента от ЭДС входного сигнала.

Различают три основных режима работы — режимы А, В, С.

В режиме А рабочая точка 0 выбирается на середине пря­ молинейного участка сквозной динамической характерис­ тики. Выходной сигнал, как следует из рис. 1.7, а, практи­ чески повторяет форму входного сигнала при относительно небольшой величине последнего. Нелинейные искажения при этом минимальны. Ток в выходной цепи существует в течение всего периода входного сигнала. При этом среднее значение выходного тока велико по сравнению с амплиту­

дой (или действующим значением) его переменной, состав­ ляющей. Поэтому к. п. д. усилительного каскада невысок —

20 -30 %.

В режиме В рабочая точка 0 выбирается так, чтобы ток через усилительный элемент протекал только в течение по­ ловины периода входного сигнала (рис. 1.7, б). Усилитель­ ный элемент работает с так называемой отсечкой. Угол, со­ ответствующий моменту прекращения тока, называется уг­

лом отсечки и обозначается через 0. При работе в режиме В угол отсечки 0 ^ 90° Ток покоя из-за нижнего изгиба сквозной характеристики оказывается не равным нулю, и форма выходного тока искажается относительно входного. В кривой тока появляются высшие гармоники, что приводит к увеличению нелинейных искажений по сравнению с ре­ жимом Л. Среднее значение выходного тока уменьшается, в результате чего к. п. д. каскада, работающего в режиме В, достигает 60—70 %.

В режиме С рабочая точка 0 выбирается таким образом, чтобы угол отсечки оказался 0 < 90° (рис. 1.7, в). В этом режиме обеспечивается к. п. д. до 80—85 %. Однако высо­ кий уровень нелинейных искажений существенно ограни­ чивает применение его для усиления колебаний.

Существует еще промежуточный режим ЛВ, когда ра­ бочая точка 0 выбирается на сквозной характеристике ни­ же, чем в режиме А и выше, чем в режиме В. Поэтому и