Елементи теорії лампових підсилювальних пристроїв
Основні технічні характеристики підсилювача
Коефіцієнт посилення по напрузі - відношення напруги, одержуваного на виході підсилювача, до напруги, підведеної до його входу.
Це один з основних показників »характеризують роботу підсилювача напруги. Для підсилювачів потужності більш важливою величиною є вихідна потужність. Для многокаскадного підсилювача загальний коефіцієнт посилення дорівнює добутку коефіцієнтів посилення всіх каскадів. Каскад - це частина електронної схеми, яка виконує певну кінцеву функцію, - наприклад попереднє посилення напруги або узгодження вхідних і вихідних опорів.
Часто коефіцієнт посилення вимірюється в логарифмічних одиницях - децибелах. Коефіцієнт посилення по напрузі, виражений в децибелах визначають за формулою:
Якщо коефіцієнти посилення, виражені в децибелах, то загальний коефіцієнт посилення підсилювача дорівнює сумі коефіцієнтів посилення каскадів.
Крім коефіцієнта посилення по напрузі, іноді користуються коефіцієнтами посилення по току або коефіцієнтами посилення по потужності.
Вихідна потужність є однією з основних величин, що характеризують кінцеві каскади (підсилювачі потужності). Максимальна потужність на виході підсилювача обмежена спотвореннями, що виникають за рахунок нелінійності характеристик ламп при великих амплітудах сигналів.
Номінальна вихідна потужність - найбільша потужність, при якій спотворення не перевищують допустимої величини.
Номінальна вхідна напруга - напруга, яке потрібно підвести до входу підсилювача, щоб отримати номінальну вихідну потужність.
Динамічний діапазон амплітуд - відношення (в децибелах - дБ) амплітуд найбільш сильного і найбільш слабкого сигналів. Рівень найбільш слабкого сигналу, що передається обмежується в підсилювачі його власними шумами або рівнем перешкод. Величина максимального переданого напруги обмежена спотвореннями, що виникають в підсилювачі за рахунок нелінійності характеристик ламп. Передача буде цілком задовільною, якщо відтворюються потужності, що відрізняються в 1 мільйон разів. Для цього необхідно передавати напруги, що відрізняються в 1000 разів (динамічний діапазон 60 дБ).
Спотворення в підсилювачах низької частоти. Спотворення, що виникають в підсилювачах внаслідок нелінійності характеристик електронних ламп, напівпровідникових тріодів і характеристик намагнічування трансформаторних сердечників, називаються нелінійними спотвореннями. При наявності нелінійних спотворень в підсилювачі на виході його виникають нові частоти (гармоніки), відсутні на вході.
Ступінь нелінійних спотворень характеризується коефіцієнтом нелінійних спотворень (коефіцієнтом гармонік), що є відношенням кореня квадратного з суми квадратів напружень гармонік до напруги основної частоти (першої гармоніки):
Комбінаційні тони - виходять тоді, коли на вхід підсилювача, що вносить нелінійні спотворення, підводяться одночасно коливання декількох частот. У цьому випадку на вході, крім цих частоти їх гармонік, з'являються сумарні і різницеві частотні комбінації між будь-, в тому числі і першої, гармонікою однієї частоти і будь-який гармонікою іншої частоти. Комбінаційні тони можуть виходити при посиленні будь аудіопрограми.
Спотворення, обумовлені зміною величини коефіцієнта посилення на різних частотах, називаються частотними спотвореннями.
Частотні спотворення можна оцінити по частотній характеристиці підсилювача.
Частотної характеристикою підсилювача називається залежність коефіцієнта посилення від частоти або залежність від частоти відхилення від середнього значення коефіцієнта посилення.
На схемі показаний приклад частотної характеристики підсилювача звукової частоти. Зміна посилення на різних частотах по відношенню до коефіцієнта посилення К0 в області середніх частот виражено в децибелах. Масштаб по осі частот логарифмический.
Коефіцієнт частотних спотворень - відношення коефіцієнта посилення на середній частоті до коефіцієнта посилення на даній частоті. Для частотних спотворень в області нижніх частот
і в області верхніх частот, підсилюється діапазону
де К0, Кн і Кв - коефіцієнти посилення на середніх, низьких і високих - частотах відповідно.
Фазовими спотвореннями - називаються спотворення, що виникають при зсуві фази вихідної напруги підсилювача на кут φ відносно фази вхідної напруги.
Перехідні спотворення з'являються в результаті накладення на відтворений сигнал невстановлених процесів. Особливо істотними в цьому відношенні є несталі процеси рухомий системи гучномовців. Для зменшення перехідних спотворень потрібно зменшувати вихідний опір підсилювача.
Мікрофонні перешкоди (мікрофонний ефект) - наведення в ланцюгах підсилювача заважає напруги в результаті впливу на шасі і лампи підсилювача механічних коливань у вигляді звукових хвиль, вібрацій, ударів тощо.
Фон мережі живлення - може бути присутнім на виході підсилювача, що живиться від мережі змінного струму. Являє собою змінну напругу з частотою струму живлення і його гармонік (50, 100, 150, 200 Гц і т. Д.), Внаслідок чого в гучномовці буває чути фон змінного струму. ГОСТом на радіомовні приймачі від 1956 року народження, встановлювався рівень напруги фону на виході підсилювачів, який повинен був бути менше максимального напруження корисного сигналу, в 200 разів (46 дб) для приймачів 1-го класу, в 70 разів (37 дб) - для приймачів 2-го класу і в 20 разів (26 дб) - для приймачів 3-го класу.