Многокаскадные усилители

Суммарный фазовый сдвиг, вносимый усилителем, равен сумме фазовых сдвигов каждого каскада.

Сквозной коэффициент усиления K общ = k вх K общ где k вх = Z вх /(Z г + Z вх) – коэффициент передачи входной цепи. Если коэффициент усиления отдельных каскадов выразить в логарифмических единицах, то общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя будет равен сумме коэффициентов K общ [ дб ] = K 1[ дб ] + … + K n[ дб ] В аппаратуре связи для компенсации потери мощности на отдельных участках (затухания) необходимо, чтобы усилитель работал на согласованную нагрузку, т.е. его входное сопротивление должно быть равно сопротивлению источника (выходного сопротивления предыдущего тракта аппаратуры или линии), а выходное сопротивление должно равняться сопротивлению нагрузки. Для согласования усилителей по входу и выходу используют усилители с обратной связью и согласующие трансформаторы.

Отклонение от согласования в рабочей полосе частот оценивается коэффициентом отражения

Отсюда с учетом потерь в трансформаторе коэффициент трансформации : где n t – КПД трансформатора.

Наибольшие частотные искажения дают трансфор м аторные усилительные каскады.

Поэтому на нижней частоте в трансформаторном каскаде коэффициент искажений берут в 2 ...3 раза выше, чем в обычном резисторном каскаде. Для уменьшения размеров переходных конденсаторов при низкой граничной частоте диапазона можно применять низкочастотную коррекцию. На верхней граничной частоте диапазона звуковых частот частотные искажения могут значительно проявляться только в трансформаторных каскадах, которые можно уменьшить соответствующим выбором параметров трансформатора (уменьшением индуктивности рассеяния и межвитковой емкости). В широкополосных усилителях для получения возможно большего усиления в каждый каскад следует вводить высокочаст о тную коррекцию. В усил и телях импульсных сигналов искажения общей переходной характеристики можно определить по искажениям переходны х характеристик отдельных каскадов. Общее время нарастания

Равномерное распределение частотных искажений на высшей рабочей частоте или времени установления между отдельными каскадами широкополосного усилителя дает возможность получить наиболее стабильные параметры усилителя, но не является наиболее экономичным.

Наибольший экономический эффект можно получить при взаимной коррекции каскадов, т. е. когда искажения по каскадам распределяются неравномерно.

Недостаток взаимной коррекции каскадов в том, что при изменении параметров усилительных элементов и компонентов, входящих в каскады, частотные искажения на верхних частотах и время установления изменяются сильнее, чем у усилителя с одинаковыми каскадами. 4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

Прибли женно коэффициент нелинейных искажений многокаскадного усилителя можно оценить суммированием отдельных коэффициентов гармоник каскадов где k г2общ = k’ г2 + k’’ г2 +… - суммарный коэффициент нелинейных искажений каскадов во второй гармонике ; k г3общ = k’ г3 + k’’ г3 + … - суммарный коэффициент нелинейных искажений каскадов по третьей гармонике и т.д. 5. ШУМОВЫЕ СВОЙСТВА МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ В общем случае собственные помехи или шумы усилителей определяются несколькими факторами, из которых основные: фон, наводки, шумы ' микрофонного эффекта и тепловые шумы. В многокаскадных усилителях происходит суммирование шумов, причем наибольшее значение имеют шумы входной цепи и первых каскадов, которые усиливаются последующими каскадами. В правильно сконструированном усилителе путем рационального расположения и крепления элементов, фильтрации цепей питания, экранирования входных цепей или всего усилителя и т. д. фон, наводки и микрофонный эффект можно сделать сколь угодно мальши.

Поэтому собственные шумы усилителей в основном определяются тепловыми шумами. Как было показано в гл. 12, собственные шумы усилителя оцениваются с помощью коэффициента шума Кш, равного отношению мощности шума на выходе усилителя к мощности теплового шума, создаваемого на выходе источником сигнала, K ш = Рш общ вых / Р ш ист вых = Р ш общ вых /k ТП ш K р , где Кр — коэффициент усиления у с илителя по мощности.

Коэффициент шума многокаскадного усилителя определяется как К ш общ = К ш вх + (К ш1 -1) / К р вх + (К ш2 -1) / К р вх Кр 1 + … , где К р вх и K p 1 — коэффи ц иенты передачи и усиления по мощности входного устройства и первого каскада усилителя соответственно.

Коэффициент шума входной цепи К швх учитывают для малошумящих усилителей, если в качестве входной цепи применен трансформатор или фидер. В этом случае К швх =1 / К рвх . Для уменьшения мощности шума на выходе усилителя желательно иметь максимальный коэффициент усиления по мощности, что можно достичь путем согласования входной и выходной цепей усилителя. Такое согласование в некоторых типах усилителей, особенно в усилителях проводной с вязи, достигается с помощью входных и выходных трансформаторов.

Снижение шума на выходе усилителя достигается также применением малошумящих усилительных элементов на входе и специальными мерами, позволяющими повысить отношение между полезным сигналом и шумом, т.е. применением противошумовой коррекции. 6. ВЫВОДЫ Коэффициент усиления и коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления и коэффициентов частотных искажений каждого каскада.