Кіріспе

Көшейткіштің қасиеттері мен жұмысын сипаттайтын сандық өлшемдер. Электроникада күшейткіштің сапалық көрсеткіштері – оның қасиеттері мен жұмысын сипаттайтын сандық өлшемдер болып табылады. Сапалық көрсеткіштер пайда, жолақтың ені, шу және сызықтық сияқты қасиеттерді қамтитын техникалық сипаттамалар тізімі түрінде берілуі мүмкін, олардың толық тізімі осы мақалада келтірілген. Нақты күшейткіштің белгілі бір мақсатта қолдануға жарамдылығын анықтау үшін сапалық көрсеткіштердің маңызы зор.

Пайдалану

Көбейтудің коэффициенті – шығыс және кіріс қуатының немесе амплитудасының қатынасы, әдетте децибелмен өлшенеді. Децибелмен өлшенгенде, ол қуат қатынасына логарифмдік түрде байланысты: G(дБ) = 10 log(Pшығ /Pкір). Радиожиілікті (RF) күшейткіштер көбінесе қол жетімді ең жоғары қуат коэффициентімен сипатталады, ал аудио күшейткіштер мен өлшеу күшейткіштері кернеу коэффициентімен жиірек сипатталады. Мысалы, 20 дБ-ға тең күшейткіштің кернеу коэффициенті онға тең болады. Кернеу коэффициентін пайдалану күшейткіштің кіріс кедергісі көздің кедергісінен әлдеқайда жоғары және жүктеме кедергісі күшейткіштің шығыс кедергісінен жоғары болғанда қолайлы. Егер екі эквивалентті күшейткіш салыстырылса, жоғары коэффициенті бар күшейткіш сезімталдығы жоғары болады, себебі белгілі бір қуатты алу үшін кіріс сигналы аз қажет болады. Сенімсіз дереккөз: күні=2017 жылдың қарашасы.

Жазылу диапазоны

Күшейткіштің жолақтығы – күшейткіштің "қанағаттанарлық өнімділік" көрсететін жиіліктер диапазоны. "Қанағаттанарлық өнімділік" анықтамасы әртүрлі қолданыстар үшін өзгеше болуы мүмкін. Дегенмен, жиі қолданылатын және қабылданған өлшем – шығыс пен жиілік қисығындағы жарты қуат нүктелері (яғни, қуаттың ең жоғары мәнінің жартысына дейін төмендеу жиілігі). Сондықтан, жолақтықтың енін төменгі және жоғарғы жарты қуат нүктелері арасындағы айырмашылық ретінде анықтауға болады. Осы себепті, бұл -3 дБ жолақтығы деп те аталады. Кейде басқа жауап шегі үшін жолақтықтың ені көрсетіледі (басқаша "жиілік жауабы") – (-1 дБ, -6 дБ және т.б.) немесе "плюс немесе минус 1 дБ" (адамдардың әдетте анықтай алатын дыбыс деңгейінің айырмашылығы). Сапалы, толық диапазонды аудио күшейткіштің күшеюі 20 Гц-тен 20 кГц-ға дейін (қалыпты есту диапазоны) көбінесе тегіс болады. Өте жоғары сапалы күшейткіштерді жобалау кезінде күшейткіштің жиілік жауабы осы диапазоннан әлдеқайда асып түсуі керек (әр жағынан бір немесе бірнеше октава) және -3 дБ нүктелері 10 Гц-тен кішідірек және 65 кГц-ден жоғары болуы мүмкін. Кәсіби концерттік күшейткіштерде жиілікті 20 Гц-тен 20 кГц-ға дейін шектеу үшін кіріс және/немесе шығыс сүзгілері қолданылады; әйтпесе күшейткіштің әлеуеттік шығыс қуатының көп бөлігі инфразвук және ультразвук жиіліктерінде ысырап болар еді, сондай-ақ АМ радио кедергісінің қаупі де артар еді. Заманауи импульсті күшейткіштерге жоғары жиілікті шу мен гармоникаларды жою үшін шығыста өткір төмен өткізгіш сүзгілер қажет. Күшеюдің максималды күшеюінің 70,7%-ына тең немесе одан жоғары жиілік диапазоны жолақтық ен деп аталады.

Тиімділік

Тиімділік – қуат көзінің күшейткіштің шығысына қаншалықты пайдалы қолданылатынының өлшемі. А класындағы күшейткіштер өте тиімсіз, 10–20% диапазонында, ал шығысты тікелей қосуда максималды тиімділік 25% құрайды. Шығыстың индуктивті байланысы тиімділіктің 50%-ға дейін өсуіне мүмкіндік береді. Ағынды тиімділік – өріс эффектілі транзистордың ағынына негізгі тұрақты ток берілгендегі радиожиілік шығыс қуатының кіріс тұрақты тогына қатынасы. Осы анықтамаға сәйкес, кедергілер арқылы ағынға ток берілетін А класындағы күшейткіштің ағынды тиімділігі 25%-тан аспауы керек (өйткені радиожиілік сигналының нөлдік деңгейі кіріс тұрақты тогының шамамен 50%-ында орналасқан). Өндірушілер жоғары ағынды тиімділік көрсетсе, ал конструкторлар индуктор немесе трансформатор орауы арқылы транзистордың ағынына ток беріп, жоғары тиімділікке қол жеткізе алады. Бұл жағдайда радиожиілік нөлдік деңгейі тұрақты ток деңгейіне жақын болады және жұмыс істеу кезінде оның жоғары және төменгі шегінде ауысады. Кернеу деңгейі тұрақты ток деңгейінен жоғары болғанда, ток индуктордан беріледі. В класындағы күшейткіштер өте жоғары тиімділікке ие, бірақ аудио қолдануда жоғары деңгейдегі бұрмалауларға байланысты тиімді емес (Қараңыз: Кроссоверлік бұрмалау). Іс жүзіндегі конструкцияда, компромисс нәтижесінде АВ класындағы күшейткіштер пайда болады. Қазіргі заманғы АВ класындағы күшейткіштердің аудио жүйелеріндегі максималды тиімділігі 30–55%, радиожиілік жүйелерінде 50–70%, ал теориялық максималды тиімділігі 78,5% құрайды. Саудада қол жетімді D класындағы импульстік күшейткіштердің тиімділігі 90%-ға дейін жетеді. С класындағы күшейткіштердің әдетте өте жоғары тиімділікке ие екені белгілі. RCA 90% шамасындағы радиожиілік тиімділігі бар С класындағы бір ғана төменгі мю триоды бар AM хабар таратушын жасаған. Жоғары тиімді күшейткіштер аз қызып, тіпті көп киловаттты конструкцияларда салқындату желдеткіштеріне мұқтаж болмайды. Бұның себебі тиімділіктің төмендеуі энергияны энергияға айналдыру кезінде жоғалған энергияның нәтижесінде жылуды тудырады. Жоғары тиімді күшейткіштерде энергия аз жоғалады, сондықтан жылу да аз шығады. Ұялы байланыс базалық станциялары және хабар таратушы берілістер сияқты радиожиіліктік сызықтық қуат күшейткіштерде тиімділікті арттыру үшін арнайы конструкциялық әдістер қолданылуы мүмкін. Дохерти конструкциялары екінші шығыс сатысын «пик» күшейткіші ретінде пайдаланады, бұл тар жолақтықта тиімділікті әдеттегі 15%-дан 30–35%-ға дейін көтере алады. Envelope Tracking конструкциялары сигналдың амплитудасына сәйкес күшейткішке берілетін кернеуді модуляциялау арқылы 60%-ға дейін тиімділікке қол жеткізе алады.

Сызықтық

Идеалды күшейткіш толық сызықтық құрылғы болар еді, бірақ нақты күшейткіштер тек белгілі бір шекте сызықты болады. Күшейткішке берілетін сигнал күші ұлғайғанда, шығыс да ұлғаяды, бірақ күшейткіштің бір бөлігі қанығып, одан әрі шығыс қуатын арттыра алмайтын нүктеге жетеді; бұл клиппинг деп аталады және бұрмалануға себеп болады. Көптеген күшейткіштерде қатты клиппингке дейін күшейту төмендейді; нәтижесінде қысылу эффектісі пайда болады, ол (егер күшейткіш аудио күшейткіш болса) құлаққа одан бетер жағымсыз естілмейді. Мұндай күшейткіштер үшін 1 дБ сығылу нүктесі – кішкентай сигнал күшейтуінен 1 дБ кем күшейтілген кіріс қуаты (немесе шығыс қуаты) ретінде анықталады. Кейде бұл сызықтық емес қасиет жүктеме кезінде қатты клиппингтің жағымсыз әсерін азайту үшін арнайы жобаланады. Сызықтық емес әсерлердің зиянды салдары теріс кері байланыс арқылы азайтылуы мүмкін. Сызықтықтандыру – дамып келе жатқан сала, және сызықтық емес қасиеттердің күйдіргіш әсерлерінен құтылу үшін алдын ала бұрмалау, кейіннен бұрмалау, тікелей беру сияқты көптеген техникалар бар.

Шу

Бұл күшейту процесінде пайда болатын шудың мөлшерін өлшейтін шара. Шу – электрондық құрылғылар мен компоненттердің қажетсіз, бірақ күтуге болатын қосалқы өнімі; сондай-ақ, шудың көп бөлігі өндіріс және жобалау уақытын үнемдеу мақсатында жасалған шешімдердің нәтижесі болып табылады. Тізбектің шу деңгейін бағалау үшін шу көрсеткіші немесе шу коэффициенті қолданылады. Шу көрсеткіші – шығыс сигналының шуға қатынасы мен кіріс сигналының жылулық шуы арасындағы салыстыру.

Шығаратын динамикалық диапазон

Шығыс динамикалық диапазоны – ең кіші және ең үлкен пайдалы шығыс деңгейлері арасындағы диапазон, әдетте dB-мен көрсетіледі. Ең төменгі пайдалы деңгей шығыс шуымен, ал ең жоғарғы деңгей көбінесе бұрмалаумен шектеледі. Осы екеуінің қатынасы күшейткіштің динамикалық диапазоны ретінде беріледі. Нақтырақ айтқанда, егер S = максималды рұқсат етілген сигнал қуаты және N = шу қуаты болса, динамикалық диапазон DR былай есептеледі: DR = (S + N) / N. Көптеген импульстіқ режимдегі күшейткіштерде динамикалық диапазон ең кішкентай шығыс қадамының мөлшерімен шектеледі.

Қалқыма жылдамдығы

Созылу жылдамдығы – шығыстың өзгеруінің максималды жылдамдығы, әдетте секундына (немесе микросекундына) вольтпен өлшенеді. Көптеген күшейткіштердің жұмысы созылу жылдамдығымен шектеледі (әдетте, тізбектегі белгілі бір нүктеде сыйымдылық әсерлерін жеңуге тиіс болғандықтан қозғалтқыш тогының кедергісінен), бұл кейде күшейткіштің кішкентай сигнал жиіліктеріне жауап беру жылдамдығынан төмен жиіліктерде толық қуат енінің шектелуіне әкеледі.

Есепке алу уақыты және қоңырау

Шығыстың соңғы мәннің белгілі бір пайызына (мысалы, 0,1%) дейін орналасуына жұмсалатын уақыт тұрақтандыру уақыты деп аталады және әдетте осциллографтың тік күшейткіштері мен жоғары дәлдікті өлшеу жүйелері үшін көрсетіледі. Дыбылдау – күшейткіштің соңғы мәнінің жоғары және төменгі шегіндегі тербелістер, ол шығыстың тұрақтап қалуын кешіктіреді. Дыбылдау – бұл аз демпферленген тізбектерден туындаған артық жүктеменің салдары.

Ашығып кету

Қадамдық сигналға жауап ретінде, асып кету – шығыс шамасының соңғы, тепе-теңдік мәнінен артық болатын мөлшері.

Тұрақтылық

Тұрақтылық – кері байланысы қасақана қосылған немесе кездейсоқ пайда болған барлық күшейткіштердегі мәселе. Бұл мәселе бірнеше күшейткіш сатысында қолданылғанда ерекше маңызға ие. Тұрақтылық радиожиіліктік және микротолқынды күшейткіштерде аса маңызды. Күшейткіштің тұрақтылық деңгейі «тұрақтылық коэффициенті» деп аталатын шамамен анықталады. «Stern» тұрақтылық коэффициенті және «Linvil» тұрақтылық коэффициенті сияқты бірнеше тұрақтылық коэффициенттері бар, олар күшейткіштің екі порттық параметрлері арқылы абсолютті тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін орындалуы тиіс шартты көрсетеді.