Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

вони майже непомітні на слух. Проте у високоякісних підсилювачах звукових частот забезпечують коефіцієнт гармонік КГ 0, 2 . У будь-якому підсилювачі нелінійні

спотворення збільшуються при наближенні амплітуди вихідної напруги до максимально можливого значення.

1.2.4Перехідні спотворення

Перехідні спотворення характеризують зміну форми сигналу, що вносяться підсилювачем у перехідному режимі. Вони визначаються як відхилення ідеальної перехідної характеристики (рисунок 1.12) підсилювача від реальної.

Рисунок 1.12 – Стандартний сигнал (а) та ідеальна перехідна характеристика підсилювача для області малих часів (б)

Реальна перехідна характеристика в області малих часів може бути аперіодичною (рисунок 1.13, крива а) або у разі, якщо на перехідний процес накладаються резонансні явища, може мати періодичний (коливальний) характер (рисунок 1.13, крива б).

Перехідні спотворення впливають на якість відтворення звукових передач. Тому для високоякісних підсилювачів звукових частот, окрім частотних, регламентують також і перехідні спотворення. Величина tвст (рисунок 1.8) для цих підсилювачів не повинна

перевищувати 5–15мкс.

29

Рисунок 1.13 – Перехідна характеристика в області малих часів

Проте найбільш істотне значення перехідні спотворення мають для імпульсних підсилювачів, зокрема для підсилювачів відеосигналів. Так, за занадто великої тривалості фронту tвст у телевізійному зображенні

розмиваються дрібні деталі, стираються різкі межі яскравості, знижується також чіткість роботи імпульсних

підсиленого імпульсу, що за абсолютною величиною може становити десятки або навіть одиниці наносекунд.

1.2.5Завади та шуми

Підсилювач передає на вихід не лише підсилений корисний сигнал, а й небажані коливання, що виникають усередині нього і тому називаються власними завадами. Ці коливання можуть значно знижувати якість його роботи, оскільки вони спотворюють форму сигналів і виявляються в паузах між сигналами. Спотворення форми сигналів може з’явитися як за рахунок безпосереднього накладення напруги завад і шумів на напругу сигналу, так і шляхом модуляції сигналу шумом у нелінійних ланцюгах підсилювача.

Розрізняють такі види завад і шумів :

30

теплові шуми (у вхідних ланцюгах підсилювача);шуми підсилювальних елементів (флуктуаційні,

напівпровідникові та ін.);шуми контактного і пробійного походження;

завади за рахунок джерел живлення підсилювача

(фон);

завади за рахунок впливу зовнішніх полів (наведення, що здійснюють на ланцюги підсилювача електричні та магнітні поля. Джерелами цих полів може бути трансформатор блока живлення, дроти електромережі або будь-якої електроустановки.);

завади від механічних вібрацій (мікрофонний ефект). У підсилювачах з відносно невеликою чутливістю, що мають мінімальну вхідну напругу сигналу порядку одиниць мілівольтів, зниження відносної величини перешкод і шумів до допустимого значення не становить складності за належної якості деталей і монтажу, фільтрації напруги живлення, екрануванні ланцюгів і деталей, а також

амортизації деталей та шасі підсилювача.

Проте у міру збільшення чутливості підсилювача складність забезпечення його необхідною завадозахищеністю зростає. Це стосується особливо теплових і флуктуаційних шумів. Причому визначальними є теплові шуми вхідних ланцюгів підсилювача та шуми першого активного підсилювального елемента (транзистора, лампи), тобто шуми в ланках підсилювача з найменшими величинами сигналу. Саме ці шуми, принципово неусувні, і обмежують збільшення чутливості підсилювачів.

Для кількісного оцінювання загальної величини шумів підсилювача визначають його відносний рівень:

W ( p) |p j W ( j ) P( ) jQ( ) ,

де P( ) і Q( ) – відповідно дійсна та уявна частини

передавальної функції.

Приклад АФХ характеристики, побудованої в координатах P( ) і jQ( ) , наведено на рисунку 1.14.

jQ

0 P

Рисунок 1.14 – Приклад годографа підсилювача

За видом годографа можна робити висновки про основні властивості системи.

Логарифмічною амплітудно-частотною характеристикою ЛАЧХ називається модуль передавальної функції:

K( ) 20 jg |W ( j ) | 20lg P2 ( ) Q2 ( ) ,

а фазово-частотною характеристикою є аргумент передавальної функції:

( ) arg | W ( j ) | arctg(Q( ) / P( )) .

Для прикладу знайдемо частотні характеристики простого інтегрувального RC-ланцюга (рисунок 1.15).

Скористаємося символічним методом і визначимо коефіцієнт передачі ланцюга К Uвих / Uг .

33

R

Рисунок 1.15 – Схема простого інтегрувального RCланцюга

За другим законом Кірхгофа сума ЕРС у замкненому контурі дорівнює сумі спадань напруги на ділянках ланцюга. Звідси

де RC – стала часу RC-ланцюга.

З одержаного виразу можна знайти формули для розрахунку амплітудно-частотної і фазово-частотної характеристики.

Для побудови АЧХ необхідно знайти модуль К(j ).

граничної частоти в , за якої модуль коефіцієнта підсилення зменшується порівняно з коефіцієнтом передачі

2

Рисунок 1.16 – АЧХ (а) і ФЧХ (б) інтегрувального RC-ланцюга

Необхідно відмітити, що на верхній граничній частоті fв 12 πτ зсув за фазою між вихідним і вхідним сигналами становить 45 .

35