Характеристики и параметры усилителей, связанные с искажением сигналов в усилителе

Искажение сигналов в усилителе связано, во-первых, с нелинейной зависимостью выходного сигнала от входного, обусловленной нелинейностью статических ВАХ применяемых элементов, и, во-вторых, с зависимостью коэффициента передачи усилителя от частоты. Поэтому при анализе работы усилителей рассматривают два вида искажений выходного сигнала по отношению к входному: нелинейные и линейные (частотные и фазовые), в результате которых меняется как форма, так и частотный спектр усиливаемого сигнала.

Причина возникновения нелинейных искажений поясняется на рис.3.3.1. Очевидно, что в данном случае при воздействии на вход усилителя синусоиды, выходной сигнал кроме входной гармоники будет содержать ряд дополнительных гармоник. Появление этих гармоник обусловлено зависимостью коэффициента усиления от величины входного сигнала. Следовательно, появление нелинейных искажений всегда связано с появлением на выходе дополнительных, отсутствующих на входе гармонических составляющих.

Коэффициент гармоник (коэффициент нелинейных искажений) К_Г служит для количественной оценки величины нелинейных искажений. В основу расчета положено отношение величины высших гармоник к основной в выходном сигнале, на вход усилителя подается синусоида:

К_Г = ,

где А₂…А_n – действующие значения высших гармоник выходного сигнала, начиная со второй; А₁ – действующее значение первой (основной) гармоники выходного сигнала.

Рис.3.3.1. Возникновение нелинейных искажений в усилителе

Коэффициент частотных искажений численно равен

М = К₀ / К_ƒ, (10.7)

где К_ƒ – модуль коэффициента усиления на заданной частоте.

Частотные и фазовые искажения особенно проявляются при усилении сложного сигнала, содержащего ряд гармоник. Эти гармоники усиливаются неодинаково, в результате чего происходит искажение формы выходного сигнала. Фазовые искажения проявляются также при сложном входном сигнале, при этом происходит фазовый сдвиг различных гармоник, что приводит к искажению выходного сигнала.