Частотные характеристики усилителей

Эффект усиления зависит от частоты ω усиливаемого сигнала и характеризуется коэффициентом усиления, обозначаемым символом К. Зависимость К=φ(ω) называется амплитудно-частотной характеристикой усилителя (АЧХ). Диапазон частот усиления характеризуется нижней ω_н и верхней ω_в частотами усиления усилителя. Это граничные частоты, на которых коэффициент усиления усилителя уменьшается в раз, или на 3 дБ. Следовательно, на граничных частотах коэффициент усиления составляет величину К=0,707К₀, где К₀ коэффициент усиления на средних частотах, внутри диапазона частот усиления. Разность Δω=ω_в–ω_н называют полосой пропускания усилителя.

Общий вид графика АЧХ представлен на рис.1.2.

На этом графике: ω_н и ω_в - нижняя и верхняя частоты усиления, рад/с;

ω_{н гр} и ω_{в гр} – нижняя и верхняя граничные частоты усиления, определяющие область средних частот усиления, на которых K=К₀=сonst.

В общем случае входной, А_вх, и выходной, А_вых, сигналы, действующие на входе и выходе УЭ, могут быть представлены в виде комплексных величин:

; (1.3)

, (1.3а)

где и - модули (абсолютные величины) входного и выходного сигнало; и - фазовые углы входного и выходного сигналов (фазы); ω=2πf – частота, рад/c; - мнимая единица; е=2,731… - основание натурального логарифма.

Комплексный коэффициент усиления усилителя определяется из выражения

,

или , (1.4)

где - модуль коэффициента усиления; φ(ω) – фаза, определяющая фазовый сдвиг между фазами выходного и входного сигнала.

Зависимость К=f(ω,φ) называется амплитудно-фазовой характеристикой.