Коэффициент усиления
Поскольку усилители способны увеличивать величину входного сигнала, полезно иметь возможность оценивать способность усилителя усиливать с точки зрения отношения выход/вход. Технический термин для отношения величин выход/вход – коэффициент усиления. Как отношение равных единиц измерения (выходная мощность / входная мощность, выходное напряжение / входное напряжение, или выходной ток / входной ток), коэффициент усиления естественно является безразмерной величиной. В формулах коэффициент усиления обозначается заглавной буквой «A».
Например, если на вход усилителя подается переменное напряжение 2 вольта RMS (среднеквадратичное значение), а на выходе получаем переменное напряжение 30 вольт RMS, то коэффициент усилителя по переменному напряжению равен 30, деленное на 2, что равно 15:
Соответственно, если мы знаем коэффициент усиления усилителя и величину входного сигнала, то можем вычислить его величину на выходе. Например, если на усилитель с коэффициентом усиления по переменному току, равным 3,5, подать сигнал с величиной переменного тока 28 мА RMS, то на выходе получим 28 мА, умноженное на 3,5, то есть 98 мА:
В последних двух примерах я специально указал коэффициенты усиления и величины сигналов с уточнением «переменный». Это было сделано намеренно, и иллюстрирует важную концепцию: электронные усилители часто по-разному реагируют на входные сигналы переменного и постоянного тока, и могут усиливать их в разной степени. Другими словами, усилители часто усиливают изменения в величине входного сигнала (переменный ток) при различных коэффициентах, чем постоянные величины входного сигнала (постоянный ток). Конкретные причины для этого слишком сложны, чтобы объяснить их на данном этапе обучения, но об этом факте всё равно стоит упомянуть. При расчетах коэффициента усиления, прежде всего, нужно понимать, с какими типами сигналов и коэффициентов усиления мы имеем дело, с переменным или постоянным током.
Коэффициенты усиления электронных усилителей могут быть выражены в отношении напряжения, тока, и/или мощности, и для переменного, и для постоянного тока. Краткое определение коэффициента усиления состоит следующем: треугольный символ «дельта» (Δ) в математике означает изменение, то есть «ΔUвых/ΔUвх» означает «отношение изменения выходного напряжения к изменению входного напряжения» или, проще говоря, «отношение выходного переменного напряжения к входному переменному напряжению»:
| Коэффициенты усиления для сигналов постоянного тока | Коэффициенты усиления для сигналов переменного тока | |
|---|---|---|
| Напряжение | \[A_U = \frac | \[A_U = \frac<\Delta U_<вых>><\Delta U_<вх>>\] |
| Ток | \[A_I = \frac | \[A_I = \frac<\Delta I_<вых>><\Delta I_<вх>>\] |
| Мощность | \[A_P = \frac | \[A_P = \frac< (\Delta U_<вых>) (\Delta I_<вых>) > < (\Delta U_<вх>) (\Delta I_<вх>)>\] |
| \[A_P = (A_U)(A_I)\] | ||
Если несколько усилителей стоят последовательно, соответствующие коэффициенты усиления этих усилителей формируют общий коэффициент усиления, равный произведению отдельных коэффициентов усиления (рисунок ниже).
Если подать сигнал напряжением 1 В на вход усилителя с коэффициентом усиления 3 на рисунке ниже, на выходе первого усилителя будет сигнал 3 В, который будет усилен в 5 раз вторым каскадом усиления, и в итоге получим на выходе 15 В.
Коэффициент усиления цепи каскадов усилителей равно произведению отдельных коэффициентов усиления.
Источник
коэффициент усиления по мощности
06.01.97 коэффициент усиления по мощности [ power gain]: Отношение мощности сигнала, излученного передающей антенной в заданном направлении, к мощности, которая излучалось бы изотропной антенной при такой же подводимой мощности.
Примечание 1 — Коэффициент усиления по мощности включает потери рассеивания, в отличие от коэффициента направленного действия (антенны).
Примечание 2 — Коэффициент усиления по мощности не включает потери, возникающие из-за рассогласования по поляризации.
Смотри также родственные термины:
34. Коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора
F. Gain en puissance
Отношение мощности на выходе транзистора к мощности, подаваемой на вход транзистора, при определенной частоте и схеме включения
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Смотреть что такое «коэффициент усиления по мощности» в других словарях:
коэффициент усиления по мощности — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN power amplificationpower gainpower amplification ratio … Справочник технического переводчика
коэффициент усиления по мощности — galios stiprinimo koeficientas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. power amplification ratio; power gain vok. Leistungsverstärkungsfaktor, m rus. коэффициент усиления по мощности, m pranc. facteur d amplification en puissance, m; gain … Automatikos terminų žodynas
коэффициент усиления по мощности полевого транзистора — коэффициент усиления по мощности Отношение мощности на выходе полевого транзистора к мощности на входе при определенной частоте и схеме включения. Обозначение Kур Gp [ГОСТ 19095 73] Тематики полупроводниковые приборы Синонимы коэффициент усиления … Справочник технического переводчика
коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора — Отношение мощности на выходе транзистора к мощности, подаваемой на вход транзистора, при определенной частоте и схеме включения. Обозначение KyP Gp [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN power gain DE Leistungsverstärkung FR gain… … Справочник технического переводчика
коэффициент усиления по мощности при согласованной нагрузке — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN completely matched power gain … Справочник технического переводчика
Коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора — 34. Коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора D. Leistungsverstärkung E. Power gain F. Gain en puissance КyP Отношение мощности на выходе транзистора к мощности, подаваемой на вход транзистора, при определенной частоте и схеме… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
оптимальный коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора — Значение коэффициента усиления на мощности биполярного транзистора в условиях настройки входной и выходной цепей, соответствующее минимальному коэффициенту шума. Обозначение KyPoпт Gpopt [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN… … Справочник технического переводчика
Оптимальный коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора — 34a. Оптимальный коэффициент усиления по мощности биполярного транзистора D. Optimale Leistungsverstärkung E. Optimal power gain F. Gain de puissance optimum КyPonm Значение коэффициента усиления на мощности биполярного транзистора в условиях… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
коэффициент усиления мощности интегральной микросхемы — коэффициент усиления мощности Отношение выходной мощности интегральной микросхемы к входной мощности. Обозначение KyP AP [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы коэффициент усиления мощности … Справочник технического переводчика
коэффициент усиления мощности электронного усилителя — коэффициент усиления мощности Отношение мощности, развиваемой на сопротивлении нагрузки электронного усилителя, к мощности, получаемой усилителем от источника входного сигнала. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины усилители… … Справочник технического переводчика
Источник
Коэффициент усиления по мощности
2015-05-13
2000
Для изменения коэффициента или постоянной времени МУ применяют обратную связь. Обратная связь может быть отрицательной и положительной. Чаще всего в магнитных усилителях применяется положительная обратная связь, которая приводит к увеличению коэффициента усиления магнитного усилителя:
где β – коэффициент обратной связи.
По способу осуществления обратная связь может быть внешней (рис. 3.32), когда в усилителе имеется специальная обмотка обратной связи wос, и внутренней (рис. 3.33), если обмотка обратной связи отсутствует.
Магнитные усилители имеют ряд достоинств. К ним относятся: отсутствие подвижных частей, прочность и высокая надежность, высокий коэффициент усиления по мощности, простота суммирования нескольких сигналов, быстрая готовность после включения, относительно высокий КПД. В маломощных усилителях КПД имеет значение η » 0,5, в то время как в мощных МУ η = 0,94¸0,95.
 |  |
| Рис. 3.32. Однотактный усилитель с внешней обратной связью | Рис. 3.33. Однотактный усилитель с внутренней обратной связью |
Коэффициент полезного действия МУ учитывает потери мощности в рабочих обмотках усилителя:
Основным недостатком магнитных усилителей является их инерционность. Передаточную функцию МУ можно представить в виде
W(p) = Uн(p) / Uy(p) = kU / (Typ + 1),
т. е. МУ как элемент автоматики является апериодическим звеном. Постоянная времени реального МУ с учетом активного сопротивления рабочих обмоток Rр и КПД рабочей цепи η будет равна:
Увеличение коэффициента усиления по мощности kP при данной частоте f приводит к повышению постоянной времени Ту.Уменьшить Тупри данном kР можно путем увеличения частоты источника питания.
3.2. Релейные элементы
систем автоматики
К релейным элементам автоматики(реле)относятся устройства, преобразующие плавное изменение входной величины в скачкообразное изменение выходной. Реле широко применяют в системах автоматики в качестве элементов управления и защиты, дискретных датчиков и усилителей, размножителей сигналов и логических элементов, в электрических установках, при автоматическом управлении и регулировании различных технологических процессов.
Реле классифицируют по различным признакам: по виду физических величин, поступающих на вход реле, – электрические и неэлектрические; по назначению – реле управления, защиты, сигнализации, связи и т. д.; по принципу воздействия на выходную цепь– контактные и бесконтактные; по роду величины, на которую реагирует реле, – реле токовые, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т. д.; по исполнению – реле открытые, с защитным чехлом, пылебрызгозащищенные и герметические.
Из электрических реле в современных дискретных системах автоматики широко используют электромеханические реле, являющиеся контактными устройствами, магнитные, электронные (ламповые) и полупроводниковые реле, являющиеся бесконтактными устройствами.
В контактных реле скачкообразное изменение выходной величины достигается замыканием или размыканием выходной цепи; в бесконтактных реле – путем резкого изменения параметров выходной цепи (R, L, С).
Основной характеристикой реле является статическая характеристика(характеристика управления),выражающая зависимость выходной величины у от входной х.Для статических характеристик большинства реле характерным является наличие гистерезисной релейной петли, объясняющейся неоднозначностью характеристик при увеличении и уменьшении входного сигнала.
Основные виды статических характеристик реле приведены на рис. 3.34, из которых видно, что при достижении входной величиной х определенного значения происходит скачкообразное изменение выходной величины у.Характеристики на рис. 3.34, а, б принадлежат двухпозиционным нейтральным реле, не реагирующим на знак входного сигнала. При изменении входного сигнала от 0 до х2(рис. 3.34, а) реле не изменяет своего состояния. При достижении входным сигналом значения х2(параметр срабатывания) выходной сигнал у скачкообразно изменяется от yminдо ymax.Дальнейшее увеличение входного сигнала не изменяет величину выходного сигнала, т. е. y = ymax = const. При уменьшении входного сигнала от значения х > х2до значения х = x1величина выходного сигнала не изменяется, т. е. у = ymax,а при достижении входным сигналом значения x1(параметр отпускания) выходная величина скачкообразно изменится от ymax до ymin.
Рис. 3.34. Виды статических характеристик релейных элементов
Отличием устройств, имеющих характеристику, изображенную на рис. 3.34, б,от рассмотренной на рис. 3.34, a является инвертирование сигнала. При отсутствии входного сигнала (х = 0) величина выходного у = ymax; при наличии входного сигнала (x = x2)выходной сигнал отсутствует или имеет минимальное значение (у = ymin). Характеристика двухпозиционных релейных устройств, обладающих двумя устойчивыми состояниями, приведена на рис. 3.34, в. При снятии входного сигнала (х = 0) реле останется в состоянии, в котором находилось до этого. Отличием этой зависимости (рис, 3.34, в) является ее реверсивный характер – при изменении знака сигнала на входе меняется знак сигнала на выходе.
На рис. 3.34, г, д представлены характеристики трехпозиционных релейных элементов с зоной нечувствительности, а для рис. 3.34, г еще и с неоднозначной зависимостью сигнала на выходе от входного сигнала.
К основным характеристикам реле также относятся:
мощность срабатывания Рср – это минимальная мощность, потребляемая катушкой реле при срабатывании;
выходная, иликоммутируемая, мощность Рвых – это произведение максимального отключаемого тока на напряжение источника питания выходной цепи;
время срабатывания tср – это время от момента подачи на вход реле управляющего сигнала до появления (исчезновения) сигнала на выходе (замыкания или размыкания выходных контактов);
время отпускания tотп – это время от момента снятия входного сигнала до размыкания (замыкания) выходных цепей, равное времени трогания и времени движения якоря, т. е. tотп = tтр + tдв;
коэффициент возврата реле kвзв есть отношение параметра отпускания реле к параметру срабатывания (kвзв = xотп / хср
Источник