1. Аналоговые электронные устройства (АЭУ) - это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов.

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную функцию, с неограниченной по количеству значений в различные моменты времени. Наиболее часто встречающимся аналоговым сигналом являются звуки нашей речи, которые на осциллограммах имеют различные, причудливые формы. Аналоговые сигналы изменяются по тому же закону, что и описываемые им физические процессы.

Следует выделить две большие группы по которым можно классифицировать аналоговые электронные устройства:

-усилители - это устройства, которые за счет энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению или по мощности.

-устройства на основе усилителей - в основном преобразователи электрических сигналов и сопротивлений.

Преобразователи электрических сигналов (активные устройства аналоговой обработки сигналов) - выполняются на базе усилителей, либо путем непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей, либо путем некоторого их видоизменения. Сюда относят устройства суммирования, вычитания, логарифмирования, антилогарифмирования, фильтрации, детектирования, перемножения, деления, сравнения и др. Преобразователи сопротивлений - выполняются на основе усилителей с обратными связями. Они могут преобразовывать величину, тип, характер сопротивления. Используют их в некоторых устройствах обработки сигналов. Особый класс составляют всевозможные генераторы и связанные с ними устройства.

Усилитель электрических колебаний, устройство, предназначенное для усиления электрических (электромагнитных) колебаний в системах многоканальной связи, радиоприёмной, радиопередающей, измерительной и др. аппаратуре. Такое усиление представляет собой процесс управления источником энергии (источником питания У. э. к.) в результате воздействия на него усиливаемых колебаний через усилительный элемент – чаще всего транзистор, электронную лампу, туннельный диод, параметрический диод, вариконд или индуктивности катушку с сердечником из ферромагнитного материала и др.

Усилитель электрических колебаний (структурная схема)

2. Коэффициент усиления.

Известно, что любой четырехполюсник характеризуется ком­плексным коэффициентом передачи

, (2.3)

который определяется как отношение комплексных амплитуд выходно­го и входного напряжений или токов. Комплексный коэффициент пере­дачи для усилителей представляет собой функцию от частоты.

Частотную передаточную функцию удобно представлять в форме

(2.4)

где - модуль комплексного коэффициента усиления;

- сдвиг фазы между входным и выходным напряжениями. Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой или просто частот­ной характеристикой, а - фазочастотной или фазовой харак­теристикой усилителя.

Коэффициент усиления по напряжению

(2.5)

представляет собой безразмерное отношение комплексных амплитуд или отношение эффективных значений напряжений сигнала на выходе и на входе.

Соответственно представляется комплексный коэффициент усиле­ния по току

(2.6)

Коэффициент усиления по мощности -величина всегда вещественная, так как она связана с модулями коэффициентов усиления напряжения и тока

(2.7)

В связи с тем, что восприятие слуховых органов человека под­чиняется логарифмическому закону, безразмерное значение коэф­фициента усиления на практике часто выражается в децибелах (дБ).

Если мощность возрастает от P_вх до Р_вых, то восприятие громкос­ти человеком возрастает на величину

, (2.8)

которую условились выражать в белах (бел равняется 10 дБ). Таким образом, если мощность возрастает в 1000 раз, то логарифмическая величина усиления будет равна 3 Б или 30 дБ:

К_pдБ = 10IgK_p. (2.9)

Так как мощность пропорциональна квадрату напряжения или то­ка

, (2.10)

то формулы перехода для коэффициентов усиления по напряжению и по току имеют вид:

К_дБ = 20 IgK; К_IдБ = 20 IgK. (2.11)

Реже встречаются логарифмические единицы (неперы). Коэффи­циент усиления в этих единицах

К_неп = ln К = К_дБ/ 8,68 = 0,115 К_дБ. (2.12)

Из указанных единиц наиболее распространенной в радиотехни­ке является децибел. Единица непер используется лишь в технике проводной связи.

Входные и выходные показатели.

Со стороны входа усилитель характеризуется входным сопротив­лением Z_вх, который имеет в общем случае комплексный характер. Обычно Z_вх представляет собой параллельное соединение активной составляющей R_вх и реактивной составляющей, обусловленной вход­ной емкостью C_вх. Таким образом, входная цепь усилителя характе­ризуется входным напряжением U_вх, входным током I_вх, входным соп­ротивлением R_вх, а также входной мощностью P_вх.

Выходная цепь усилителя, в которую подключается нагрузка, характеризуется эквивалентной схемой, состоящей из генератора ЭДС и выходного сопротивления R_вых (генератора тока SU_вх и вы­ходной проводимости G_вых), а также сопротивлением нагрузки R_н. По этим параметрам легко определить основные выходные данные усили­теля: выходное напряжение U_вых усиленного сигнала на нагрузке, выходной ток I_вых и полезную выходную мощность Р_вых, отдаваемую усилителем в нагрузку.

Хотя выходное сопротивление и сопротивление нагрузки в общем случае имеют комплексный характер, но в рабочей по­лосе частот усилителя эти сопротивления можно считать чисто ак­тивными R_вых и R_н. При этом условии выходная мощность и напряже­ние усиленного сигнала на нагрузке определяются выражениями

(2.1)

Выходная мощность, отвечающая заданной норме нелинейных искажений, называется номинальной.

Типовым значением сопротивления нагрузки R_н современных акустических систем является R_н=8 Ом. Высокая верность воспроизведения акустических систем или громкоговорителя может быт только при эффективном демпфировании свободных колебаний подвиж­ной части. Это возможно лишь в случае выполнения условия R_вых<R_н. Поэтому для современных высококачественных усилителей вводят понятие коэффициента демпфирования, определяемого отношением

(2.2)

3. . Амплитудно-частотная характеристика.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя есть зависи­мость модуля коэффициента усиления от частоты , которая по­казывает неравномерность усиления различных составляющих. В лите­ратуре эту характеристику для краткости называют частотной харак­теристикой.

Более наглядное представление дает графическое изображение (рис.2.4) частотной характеристики , которая строится в по­лулогарифмическом масштабе. Идеальной характеристикой является прямая, параллельная горизонтальной оси (штриховая линия на рис. 2.4).

Рис.2.4. Амплитудно-частотная характеристика.

На практике из-за влияния реактивных элементов имеет место спад частотной характеристики в области низких и высоких частот.

По частотной характеристике определяют следующие количествен­ные показатели усилителей:

- верхняя f_в и нижняя f_н граничные частоты, на которых коэффициент усиления К_в=К_н=0,707К₀=К₀/ , или частоты, на которых указаны другие допустимые частотные искажения;

- полоса пропускания усилителя или диапазон усиливаемых час­тот

П = f_в- f_н  f_в ; (2.13)

- частотные искажения, вызываемые неодинаковым усилением различных частот. Эти искажения оцениваются коэффициентами час­тотных искажений на нижних и верхних частотах М_н и М_в, определяемых из следующих выражений:

М_н = К₀ / К_н, М_в = К₀ / К_в. (2.14)

Коэффициенты М_н и М_в обычно задаются в децибелах:

М_ндБ = 20 lgМ_н; М_вдБ = 20 lgM_в. (2.15)

Для высокочастотных стереофонических музыкальных центров коэффициент частотных искажений не превышает 1,2 дБ.