В широкополосных усилителях обычно различают области высших и низших частот-те области, где существенны ампли-тудно- и фазо-частотные искажения. Область, в которой искажения несущественны вследствие их малой величины, называется областью

msuii£B vaanom cjbShuxчвпт висшиа; vam/m

Рис. 1.8. Амплитудно-частотные характеристики усилителей! й) резонансного, б) полосового, в) широкополосного.

средних Границы названных областей весьма условны, поскольку

спад амплитудно-частотной характеристики плавный. Предполагается обычно, что область средних частот меньше условной полосы пропускания.

Особый класс составляют усилители постоянного тока, у которых (Вц = 0. Эти усилители способны воспроизводить сколь угодно

медленно изменяющиеся сигналы. Их амплитудно-частотная характеристика показана на рис. 1.7, в; область низших частот на ней отсутствует.

Амплитудно-частотную характеристику большинства широкополосных усилителей не удается изобразить в линейном масштабе по оси частот. Поэтому для них чааье всего пользуются полулогарифмическим масштабом (рис, 1.7, в, 1.8, в).

Линейные искажения сложного сигнала. При усилении синусоидального сигнала с неизменной частотой вопрос линейных искажений не играет большой роли: на одной определенной частоте всегда можно добиться достаточного усиления, а фазовый сдвиг - скомпенсировать. Проблема линейных искажений возникает тогда, когда сигнал имеет более или менее сложную форму. Предположим, например, что сигнал является суммой первой и третьей гармоник (рис. 1.9, а):

ак ~ 1 + 3

Пусть по частотным характеристикам мы нашли, что для 1-й гармоники /С, = 2, = -f 30°, а для 3-й гармоники = 1,5, ф, = -f- 180 . Форма выходного сигнала для этого случая показана на рис. 1.9, б. Как видим, она сильно отличается от формы входного сигнала, т. е. искажения велики.

На рис. 1.9, в показан случай, когда ф=-4-30, но нет относительного сдвига гармоник (усиление для каждой из них по-прежнему различно). В этом случае искажения значительно меньше. Отсюда можно сделать два важных вывода:

а) фазо-частотные искажения не менее, а часто более существенны, чем амплитудно-частотные;

б) фазо-частотные искажения отсутствуют при отсутствии относительного сдвига гармоник. Для этого должно соблюдаться условие

Ф = Фг {1.27)

Условие (1.27) выполняется, если фазо-частотная характеристика линейна

Ф = аа), (1.28)

так как тогда

Ф, = ,. Ф = ай) = а/2а), = /2ф,.

Таким образом, для отсутствия фазо-частотных искажений не обязательно отсутствие фазового сдвига в нужном диапазоне частот, а необходима лишь линейная зависимость фазового сдвига от частоты. Для отсутствия амплитудно-частвтных искажений требуется независимость коэффициента усиления

от частоты. Отсюда идеальные частотные характеристики усилителя должны быть такими, как показано на рис. 1.10, где использован линейный масштаб частоты.

Рнс. 1. 9. Линейные искажения периодического сигнала сложной формы:

а) входной сигнал и его составляющие, б) выходной сигнал и его составляющие, в) выходной сигнал и его составляющие при отсутствии фазовых искажений.

Отметим, что случай, показанный на рис. 1.9, в, является иллюстративным, так как амплитудно- и фазо-частотные искажения в реальных схемах сопутствуют друг другу. Это легко показать на