Основным критерием линейности схемы является отсутствие в выходном спектре сигнала новых частотных составляющих, поэтому линейные параметры отражают изменение входного сигнала. На рисунке 1 приведены основные линейные параметры радиоэлектронного блока (усилителя).
Рисунок 1. Основные линейные параметры узла радиоэлектронного устройства
Для правильного применения усилителя мы естественно должны знать его максимально допустимое входное напряжение, ток и мощность, его коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности, а также его максимальную и минимальную рабочую частоту. (Для фильтров еще потребуются значения параметров в полосе задерживания)
Одним из основных параметров радиоэлектронного блока является коэффициент усиления (коэффициент передачи). Коэффициент усиления по напряжению определяется следующим образом:
(1)
Еще один коэффициент усиления — коэффициент усиления по току определяется подобным же образом:
(2)
Коэффициент усиления по мощности можно определить, умножив коэффициенты усиления по току и напряжению:
(3)
Для пассивных четырехполюсников эти же коэффициенты называются коэффициентами передачи, т.е. коэффициент усиления является частным случаем коэффициента передачи, когда он больше единицы (коэффициент передачи обычно меньше единицы).
B ряде случаев коэффициент передачи измеряют в децибеллах. Это позволяет операцию умножения заменить операцией сложения, упростив тем самым вычисления при рассчете структурных схем. Коэффициенты усиления при этом вычисляются следующим образом:
(4)
Очень важными параметрами усилителей и других узлов радиоэлектронной аппаратуры являются входные и выходные сопротивления. Кроме того, часть энергии выходного сигнала может поступать во входную цепь, поэтому при рассчете структурной схемы устройства часто используют Z-параметры. Структурная схема четырехполюсника с Z-параметрами приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Z-параметры четырехполюсника
Напряжения на входе и выходе данного четырехполюсника могут быть описаны при помощи следующих выражений:
Комплексное сопротивление Z11 в данных выражениях описывает входное сопротивление четырехполюсника, комплексное сопротивление Z22 — его выходное сопротивление, коплексное сопротивление Z12 — сопротивление обратной связи, а комплексное сопротивление Z21 — сопротивление прямой передачи. Для усилителей коэффициент передачи является коэффициентом усиления и обычно значительно больше единицы, поэтому сопротивление прямой передачи у усилителей обычно отрицательное!
Как альтернатива Z-параметрам была разработана система Y-параметров. Она может быть полезной когда входное и выходное сопротивления четырехполюсников малы. Структурная схема четырехполюсника с Y-параметрами приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Y-параметры четырехполюсника
Токи на входе и выходе данного четырехполюсника могут быть описаны при помощи следующих выражений:
Y11 в данных выражениях является входной проводимостью четырехполюсника, Y22 — его выходная проводимость, коплексное сопротивление Y12 — проводимость обратной связи, а Y21 — крутизна четырехполюсника.
Для транзисторных усилителей удобнее пользоваться h-параметрами, так как они удобнее для анализа схемы и измерения. h-параметры описываются следующим образом:
Структурная схема четырехполюсника с
Рисунок 4. h-параметры четырехполюсника
h11 при этом является входным сопротивлением четырехполюсника, h22 — его выходная проводимость, h12 — коэффициент обратной связи по напряжению, а h21 — коэффициент усиления по току. Выходная проводимость потребовалась, так как выходное сопротивление транзисторов, вне зависимости от их типа, очень велико и проще измерять коэффициент усиления по току.
