ПОКАЗАТЕЛИ МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено использование усилителей, каскадный усилитель, каскадно- токовое взаимодействие, температурный шум , транзисторный шум. В большинстве случаев одиночные каскады не обеспечивают необходимое усиление и заданные параметры усилителей. Поэтому усилители, которые применяют в аппаратуре связи и измерительной технике, многокаскадные. При анализе и расчете многокаскадного усилителя необходимо определить общий коэффициент усиления усилителя, искажения, вносимые им, распределять их по каскадам, определить требование к источникам, решить вопросы введения обратных связей и т.д.

ABSTRACT

The article discusses the use of amplifiers, cascade amplifier, cascade-current interaction, thermal noise, transistor noise. In most cases, single cascades do not provide the necessary amplification and the specified amplifier parameters. Therefore, amplifiers that are used in communication equipment and measuring technology are multi-stage. When analyzing and calculating a multistage amplifier, it is necessary to determine the overall gain of the amplifier, the distortions introduced by it, distribute them among the cascades, determine the requirements for sources, solve the issues of introducing feedback, etc.

Ключевые слова: коэффициент усиления, выходные и входные сигналы отдельных каскадов, коэффициент частотных искажений, токовое взаимодействие.

Keywords: gain factor, output and input signals of individual stages, frequency distortion factor, current interaction.

В зависимости от области применения усилителей коэффициент усиления может достигать нескольких десятков тысяч. Усилители с коэффициентом усиления более 10 ² строятся на простом усилителе с несколькими элементами усиления. Такие простые усилители называются многокаскадными усилителями. Они создаются путем последовательного соединения нескольких простых усилителей, причем выходной сигнал предыдущего каскада является входным сигналом следующего каскада. Эквивалентная схема двухкаскадного усилителя показана на рис. 1.

В этом случае полный коэффициент усиления двухкаскадного усилителя определяется следующим выражением [1,2].

Само собой разумеется, что общий коэффициент усиления n каскадного усилителя равен произведению коэффициентов отдельных усилителей.

                                            (1)

В большинстве случаев коэффициент усиления дается в логарифмических единицах - децибелах.

Выражение коэффициента усиления мощности в децибелах выглядит следующим образом.

                                     (2)

Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, выражение коэффициента усиления напряжения в децибелах

 можно записать как

Рисунок 1. Схема усиления мощности

Удобство выражения коэффициента усиления в децибелах состоит в том, что общий коэффициент усиления усилителя в децибелах может быть выражен в алгебраической форме коэффициентов усиления некоторых каскадов [3,4].

            (3)

или же

В таблице 1 ниже приведены соответствующие значения коэффициента усиления в децибелах, выраженные простыми числами.

Таблица 1.

Значения коэффициента усиления в децибелах, выраженные простыми числами

Много _ _ каскадный в усилителях частота поломки отдельно каскады частота поломки с определяется . Серьезно н каскадный усилителя частота расстройства коэффициент следующим образом написать можно

частотные искажения отдельных каскадов равны , , то имеем следующее. 

                                               (4)

Таким образом, коэффициент искажения частоты многокаскадного усилителя складывается из произведения коэффициента искажения частоты некоторых каскадов [5,6].

Если коэффициент искажения частоты выразить в децибелах, то искажение частоты n-каскадного усилителя складывается из суммы искажений частот некоторых каскадов.

                                (5)

Из последнего выражения видно, что имеется большой спрос на частотные искажения по отношению к некоторым каскадам усилителя. Это требование более строгое, чем коэффициент полночастотных искажений усилителя, поскольку частотные искажения некоторых каскадов всегда меньше коэффициента полночастотных искажений [7,8].

Необходимый коэффициент частотных искажений выбирается в зависимости от назначения усилителя. Например: в усилителе, усиливающем акустические сигналы, это соответствует 3 дБ. В измерительных усилителях коэффициент частотных искажений определяется с определенной точностью. Сдвиг фаз между выходным и входным напряжениями в многокаскадном усилителе можно определить, используя комплексное выражение для коэффициента усиления.

где  φ ₁ , φ ₂ , φ _н — фазовые сдвиги между выходным и входным сигналами отдельных каскадов, а фазовые сдвиги входа и выхода общего усилителя можно записать в виде алгебраической суммы фазовых сдвигов отдельных каскадов .

                                          (6)

В многокаскадных усилителях нелинейные искажения, возникающие в синусоидальном сигнале, связаны с коэффициентом гармоник, т. е. сумма коэффициентов нелинейных искажений в некоторых каскадах равна полному коэффициенту нелинейных искажений усилителя [9,10].

                                         (7)

Как было сказано выше, нелинейные искажения возникают, когда амплитуда _{входного} сигнала достигает определенного порогового значения, и его амплитудное описание меняется с линейного на нелинейное. Наибольшие нелинейные искажения возникают в оконечном каскаде усилителя. Соответственно, коэффициент нелинейных искажений n-каскадного усилителя определяется коэффициентом искажений последнего каскада.

                                                       (8)

Разделительные конденсаторы или трансформаторы используются для исключения взаимодействия отдельных каскадов по току. С помощью трансформатора можно установить не только разделение по току, но и совместимость каскадов.

Шумы в усилителях

При подаче на вход усилителя очень малого сигнала необходимо учитывать мешающие сигналы, появляющиеся на его выходе. Эти сигналы присутствуют при отсутствии входного сигнала, даже если вход закорочен [11,12]. Такие помехи называются внутренними помехами и делятся на следующие виды.

1. Температурные помехи - такие помехи возникают из-за хаотического движения носителей заряда в резисторах.
2. Шумы транзисторов - основной составляющей таких шумов являются тепловые шумы, заряды внутри базы обусловлены балансом процессов рекомбинации и генерации, которые формируют токи утечки на поверхности р-n перехода. Шумовая характеристика усилителя связана с шумовым коэффициентом Fsh . Этот коэффициент определяется отношением полезного сигнала Р вх _и мощности шума Р _ш.с на входе усилителя, а на выходе усилителя отношением мощности полезного сигнала Р _ч и мощности шума Р _ш.аут .

                                                      (9)

если принять во внимание коэффициент усиления мощности K _{p ,} коэффициент шума можно записать следующим образом.

                                                   (1.29)

Предположим, что усилитель не имеет внутренних шумов, то есть усилитель идеален по шумовым характеристикам, тогда отношение сигнал/шум мощности на входе и выходе усилителя одинаково, а шумовой коэффициент таких идеальный усилитель равен 1. Ф _ш =1

последнее выражение , можно определить коэффициент шума следующим образом [13,14].

                                            (10)

Таким образом, с помощью коэффициента шума можно определить, насколько отношение сигнал/шум выходной мощности идеального усилителя меньше, чем у реального усилителя.

Список литературы:

1. Mustofoqulov, J. A., Hamzaev, A. I., & Suyarova, M. X. (2021). RLC ZANJIRINING MATEMATIK MODELI VA UNI “MULTISIM” DA HISOBLASH. Academic research in educational sciences, 2(11), 1615-1621.
2. Khuzhayorov, B., Mustofoqulov, J., Ibragimov, G., Md Ali, F., & Fayziev, B. (2020). Solute Transport in the Element of Fractured Porous Medium with an Inhomogeneous Porous Block. Symmetry, 12(6), 1028.
3. Иняминов, Ю. А., Хамзаев, А. И. У., & Абдиев, Х. Э. У. (2021). Передающее устройство асинхронно-циклической системы. Scientific progress, 2(6), 204-207.
4. Суярова, М. Х., & Джураева, Н. М. (2018). Динамическая модель по электротехнике. In Передовые научно-технические и социально-гуманитарные проекты в современной науке (pp. 53-54).
5. Каршибоев, Ш. А., & Муртазин, Э. Р. (2021). Изменения в цифровой коммуникации во время глобальной пандемии COVID-19. Молодой ученый, (21), 90-92.
6. Yuldashev, F. M. Õ. (2021). TA'LIMNING INNOVATSION TEXNALOGIYALARI ASOSIDA MUQOBIL ENERGIYA MANBALARI (QUYOSH VA SHAMOL ENERGETIKASI) MUTAXASSISLARINI TAYYORLASHDA O'QITISH SAMARADORLIGINI OSHIRISH. Academic research in educational sciences, 2(11), 86-90.
7. Раббимов, Э. А., Жўраева, Н. М., & Ахмаджонова, У. Т. (2020). Исследование свойства поверхности монокристалла и создание наноразмерных структур на основе MgO для приборов электронной техники. Экономика и социум, (6-2), 190-192.
8. Yuldashev, F., & Bobur, U. (2020). Types of Electrical Machine Current Converters. International Journal of Engineering and Information Systems (IJEAIS) ISSN, 162-164.
9. Бабанов, Д. Т., & Иняминов, Ю. А. (2020). ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СЛОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ. Символ науки, (11), 9-13.
10. Сохибов, Б. О., Саттаров, С., & Таганова, С. Х. (2018). ВНЕДРЕНИЕ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ПЕРЕДОВЫХ МЕТОДОВ ПЕДАГОГОВ-НОВАТОРОВ. In Молодой исследователь: вызовы и перспективы (pp. 17-22).
11. 3. Mustofoqulov, J. A., & Bobonov, D. T. L. (2021). “MAPLE” DA SO’NUVCHI ELEKTROMAGNIT TEBRANISHLARNING MATEMATIK TAHLILI. Academic research in educational sciences, 2(10), 374-379.
12. Муртазин, Э. Р., Сиддиков, М. Ю., & Цой, М. П. (2018). Стратегия развития экономики Узбекистана-региональные особенности. In Региональные проблемы преобразования экономики: интеграционные процессы и механизмы формирования и социально-экономическая политика региона (pp. 85-87).
13. SATTAROV, S., KHAMDAMOV, B., & TAYLANOV, N. (2014). Diffusion regime of the magnetic flux penetration in high-temperature superconductors. Uzbekiston Fizika Zhurnali, 16(6), 449-453.
14. Умирзаков, Б. Е., Содикжанов, Ж. Ш., Ташмухамедова, Д. А., Абдувайитов, А. А., & Раббимов, Э. А. (2021). Влияние адсорбции атомов Ba на состав, эмиссионные и оптические свойства монокристаллов CdS. Письма в Журнал технической физики, 47(12), 3-5.