) першої гармоніки на виході підсилювача при впливі на вхід підсилювача одного чисто синусоїдального сигналу:
де UiВИХ - амплітуда i-ой гармоніки вихідного спотвореного сигналу, U1ВИХ - амплітуда першої (основний) гармоніки. Перша гармоніка являє собою корисний сигнал, інші є результатом нелінійних спотворень. Індекс визначає номер гармоніки. Зазвичай враховують тільки другу і третю гармоніки, оскільки амплітудні значення потужностей більш високих гармонік порівняно малі.
Лінійні і нелінійні спотворення характеризують точність відтворення форми вхідного сигналу підсилювачем.
2. Параметри багатокаскадних підсилювачів
У залежності від призначення підсилювача заданий коефіцієнт посилення може досягати десятків тисяч. Коефіцієнт посилення, значення якого перевищує 10 2, зазвичай отримують, складаючи підсилювач з декількох найпростіших підсилювачів, що містять один підсилювальний елемент. Такими найпростішими підсилювачами і є підсилювальні каскади. Вони з'єднуються між собою послідовно таким чином, щоб вихідний сигнал попереднього каскаду є вхідним сигналом подальшого. Тому підсилювач, що складається, наприклад, з двох каскадів, можна представити у вигляді еквівалентної схеми, наведеної на рис.6.
Коефіцієнт посилення многокаскадного підсилювача дорівнює добутку коефіцієнтів посилення всіх його каскадів.
Частотні спотворення многокаскадного підсилювача визначаються частотними спотвореннями в окремих каскадах. Коефіцієнт частотних спотворень многокаскадного підсилювача дорівнює добутку коефіцієнтів частотних спотворень окремих каскадів.
Нелінійні спотворення синусоїдального сигналу в багатокаскадних підсилювачах, що характеризуються коефіцієнтом гармонік, можна оцінити, підсумувавши коефіцієнти гармонік кожного окремого каскаду підсилювача. Так як нелінійні спотворення з'являються при перевищенні амплітудою вхідного сигналу значення, починаючи з якого амплітудна характеристика втрачає свою лінійність (рис. 5), нелінійні спотворення будуть найбільшими в останньому, вихідному, каскаді підсилювача. Тому орієнтовно можна вважати, що коефіцієнт гармонік n-каскадного підсилювача рівний коефіцієнту гармонік останнього каскаду.
Для виключення впливу кіл постійного струму окремих каскадів один на одного, т. е. забезпечення розв'язки каскадів по постійному струму, в підсилювачах змінного сигналу використовують розділовий конденсатор або трансформатор.
За допомогою трансформатора можна забезпечити не тільки розв'язку, але й узгодження каскадів між собою. Тому трансформаторну зв'язок зручно застосовувати в підсилювачах потужності, де узгодження підсилювача з навантаженням і джерелом вхідного сигналу є необхідною умовою. У підсилювачах напруги, як правило, використовується RС-зв'язок, так як трансформатор має суттєві недоліки, головними з яких є великі габарити і вага, а також висока вартість.
У підсилювачах постійного струму каскади з'єднуються безпосередньо один з одним. При цьому ускладнюється завдання забезпечення нормальної роботи підсилюючих елементів (транзисторів) в заданому режимі.
У аналогових інтегральних мікросхемах (ІМС) підсилювачів як постійного, так і змінного струму використовується, як правило, безпосередній зв'язок між каскадами, так як реалізація конденсаторів великої ємності і трансформаторів в мікроелектронному виконанні вельми скрутна.
Каскади, з яких складається багатокаскадний підсилювач, поділяють на каскади попереднього посилення та кінцеві (вихідні) каскади. Такий поділ зумовлено різними вимогами, що пред'являються до них. Основне призначення каскадів попереднього посилення - забезпечення максимального коефіцієнта посилення по напрузі при мінімальних нелінійних спотвореннях. Призначення вихідного каскаду - посилення потужності. У вихідному каскаді для отримання високого коефіцієнта корисної дії повністю використовуються робочі діапазони струмів і напруг підсилювального елемента, тому неминуче з'являються нелінійні спотворення. Ясно, що вони не повинні перевищувати заданого розробником граничного значення.
Каскади попереднього посилення, у свою чергу, поділяють на вхідний каскад і проміжні каскади. Основна вимога до вхідного каскаду - забезпечення умови максимальної передачі напруги від джерела сигналу до підсилювача.
Одне з головних вимог, що пред'являються до проміжних каскадам, - забезпечення коефіцієнта посилення по напрузі, при якому можна отримати на виході підсилювача задане значення вихідної потужності.
3. Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах
. 1 RC-каскад з ОЕ
Підсилювач завжди можна розділити на кілька проміжних осередків - ...
