Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Усилитель может вносить также и частотные искажения, не в одинаковой мере усиливать сигналы разных частот (Р-104;4). Даже не вдаваясь в подробности, можно увидеть виновников частотных искажений в усилителях НЧ — это реактивные элементы, главным образом конденсаторы, которые оказывают разное сопротивление переменным токам разных частот. Здесь, наверное, уместно напомнить, что вся электротехника переменного тока, с которой нас познакомила глава шестая, действительна только для синусоидальных токов и напряжений. В частности, только для них по простым формулам подсчитываются индуктивное и емкостное сопротивления х_L и х_с. Реальный же звуковой сигнал — это сигнал сложной формы, его приходится представлять целой суммой синусоидальных составляющих, спектром (Т-100). И если какой-либо конденсатор в усилителе НЧ, как ему и следует, пропускает высокочастотные синусоидальные составляющие сложного сигнала лучше, чем низкочастотные, то этот конденсатор нарушает пропорцию между составляющими спектра, искажает форму сигнала. Так же как и громкоговоритель с плохой частотной характеристикой (Р-104;6).

О том, как ведет себя усилитель НЧ на разных частотах, говорит его частотная характеристика — зависимость напряжения на выходе усилителя от частоты, при условии, что на всех частотах на вход усилителя подается одинаковое напряжение. Если усилитель не вносит частотных искажений, то его частотная характеристика — прямая линия. Для тех частот, которые усиливаются лучше, частотная характеристика несколько приподнята; для тех, что хуже, — опущена, завалена. Подъем либо завал частотной характеристики принято указывать в децибелах, от которых, если нужно, легко перейти к вольтам, амперам или ваттам (С-9). Рабочий частотный диапазон усилителя определяют наибольшая F_макс и наименьшая F_мин частоты, для которых усиление отличается от усиления на средней частоте 1000 Гц на заданную величину, обычно, на 3 дБ. При этом выходное напряжение на граничных частотах отличается от среднего примерно на 30 процентов, а выходная мощность— в два раза.

Создать усилитель с равномерной частотной характеристикой, особенно в области самых низших частот, не так-то просто. Поэтому в простых и недорогих усилителям мирятся с диапазоном воспроизводимых частот примерно от 150 Гц до 6–8 кГц, в усилителях среднего класса — от 60–80 Гц до 10–12 кГц, в усилителях высшего класса — от 20–40 Гц до 16–20 кГц. Однако же расширение диапазона воспроизводимых частот в усилителе имеет смысл только в том случае, если весь этот диапазон может воспроизвести громкоговоритель и если сам воспроизводимый сигнал имеет широкий диапазон составляющих. Так, например, для воспроизведения речи вполне хватило бы диапазона от 100 до 5000 Гц. На старых пластинках тоже больше 5–6 кГц и меньше 80—100 Гц не записывали. А вот звуки оркестра при передаче с частотной модуляцией на УКВ (Т-226) могут иметь весь спектр звуковых частот.

Весьма важная характеристика усилителя — уровень его собственных шумов (Р-104; 5). Часто к шумам относят всю «грязь», все виды непрошеных сигналов, которые тем или иным путем попадают на вход усилителя и шумят, гудят, шипят, ноют (особенно когда не слышно сигнала), хотя и не очень громко, но очень однообразно и противно. Основные причины этого вида помех— собственные шумы первого транзистора, которые затем усиливаются (шумят все транзисторы, но наиболее опасен первый, его шумовое напряжение усиливается всеми последующими каскадами), а также наводки сетевого напряжения, слабые сигналы с частотой 50 Гц. Как в приемных антеннах (Т-203), они наводятся во входных цепях усилителя, например электромагнитными полями проводки. Чтобы оценить уровень шумов (фона), его сравнивают с номинальной мощностью усилителя и результат указывают в децибелах. Так, например, если напряжение шумов на выходе в сто раз меньше, чем напряжение самого сигнала при номинальной мощности Р_ном, то говорят, что уровень шумов минус 40 дБ. В усилителях высшего класса удается снизить уровень шумов до минус 60 дБ или в крайнем случае до минус 50 дБ, хотя борьба с шумами и наводками дело не всегда простое и легкое.

Максимальная мощность усилителя и уровень шумов вместе определяют еще одну характеристику звуковоспроизводящей установки — ее динамический диапазон: отношение самого громкого звука к самому тихому. Музыка, звучащая в концертном зале, может иметь динамический диапазон 60–70 дБ — от едва слышного пиано-пианиссимо до громыхающего форте-фортиссимо большого симфонического оркестра. Динамический диапазон голоса примерно 30–35 дБ — от шепота до крика. При радиопередаче и записи звука на пластинку динамический диапазон искусственно сжимают, обычно до 35–40 дБ.

Характеристика усилителя «потребляемая мощность» — это произведение напряжения питающей батареи на ток, который от нее потребляется. Конечно, желательно, чтобы потребляемая мощность была как можно меньше, особенно в аппаратуре, которая питается от батарей.