Файл: Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника учебник.pdf

Рассмотренные выше нелинейности вызываются безынерционными элементами электронных устройств: резисторами, лампами, транзи­ сторами, фоторезисторами и т. д. Наряду с безынерционными нели­ нейными элементами имеются электрически инерционные нелиней­ ные элементы —• конденсаторы с сегнетоэлектриками, катушки ин­ дуктивности с ферромагнитными сердечниками и тепловые инерцион­ ные элементы (например, терморезисторы), которые также приводят к существенному искажению спектров выходных сигналов.

В настоящее время нет общих методов анализа нелинейных уст­ ройств и универсальных обобщенных спектральных или временных характеристик, анализ в каждом отдельном случае приходится про­ водить с учетом конкретных сигналов и конкретных устройств.

Таким образом, особенностью нелинейных устройств является то, что в общем случае спектр выходного сигнала и его форма неод­ нозначно и нелинейно связаны со спектром и формой входного си­ гнала. При этом спектр выходного сигнала содержит не только вы­ сокочастотные гармоники основных частот входного сигнала, но и комбинационные частоты, что позволяет преобразовывать практи­ чески любым образом форму любых электрических колебаний. Однако во многих случаях нелинейность радиоэлектронных устройств крайне нежелательна и недопустима. В частности, усилители раз­ личных измерительных устройств должны работать в строго линей­ ном режиме. Поскольку все активные (усилительные) элементы нелинейны, возникает вопрос, как их нелинейность устранить или свести к допустимому минимальному значению. Устранить нели­ нейность полностью практически невозможно и весьма сложно ском­ пенсировать ее нелинейностью обратного знака, но относительно просто можно уменьшить ее влияние. Пусть имеется устройство

сквадратичной амплитудной характеристикой

UBta(t)--=aUl*{t).

Если входной сигнал представляется в виде полезной переменной составляющей с небольшой амплитудой АС/ sin (at и вспомогательной постоянной составляющей U0, то

быть легко отфильтрована (например, с помощью разделительного конденсатора).

31

если

4 С / 0 » Д С / .

Очевидно, чем больше постоянная составляющая С/0 и чем меньше

Подобный метод линеаризации нелинейных амплитудных характе­ ристик широко применяется в современной радиоэлектронике при построении различных усилительных устройств на существенно нелинейных усилительных элементах: электронных лампах, бипо­ лярных и униполярных транзисторах и т. д. Во всех этих элемен­ тах рабочий линейный режим обеспечивается подачей на управля­ ющие электроды напряжения усиливаемого входного сигнала и по­ стоянного напряжения.

§ 9. Параметрические устройства

Параметрическими принято называть устройства с переменными, меняющимися по заданному закону параметрами: коэффициентом передачи, входным или выходным сопротивлением, частотой на­ стройки и т. д.

Рассмотрим, например, устройство с коэффициентом передачи,

Таким образом, параметрическое устройство так же, как и нели­ нейное, производит изменение спектра сигнала. Однако, в отличие от нелинейного устройства, параметрическое не производит нелиней­ ного преобразования амплитуды: амплитуда выходного сигнала строго пропорциональна амплитуде входного. В общем случае по­ следнее не выполняется, так как любое параметрическое устройство выполняется с использованием нелинейных элементов.

32

Если входной сигнал является суммой двух синусоидальных: колебаний, то

на синусоидальную функцию коэффициента передачи. Это означает, что для параметрического устройства применим принцип суперпо­ зиции, как и для линейных систем.

Амплитудно-фазовая характеристика параметрического устрой­ ства, работающего в линейном режиме, зависит не только от частоты, но и от времени, вследствие чего нет общего аналитического метода

ееопределения.

Равным образом и переходная характеристика, и импульсная реакция параметрического устройства зависят не только от времени, но и от характера изменения коэффициента передачи во времени.

3 Заказ 458

Р А З Д ЕЛ ВТОРОЙ

ЭЛЕМЕНТЫ И ДЕТАЛИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Глава I I I

ПАССИВНЫЕ И АКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Радиоэлектронное устройство можно представить в виде сочета­ ния отдельных функциональных узлов, каждый из которых выпол­ няет заданную операцию. Каждый функциональный узел состоит из соединенных определенным образом пассивных и активных эле­ ментов. Активные элементы — электронные лампы, биполярные и униполярные транзисторы, туннельные диоды и т. д. — способны усиливать сигналы. Пассивные элементы способны накапливать или расходовать энергию сигналов. Такими элементами являются ре­ зисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы.

§ 10. Линейные пассивные элементы

Одним из наиболее широко применяемых в электронных устрой­ ствах пассивных элементов является резистор R. Если через рези­ стор протекает ток / , то на нем происходит падение напряжения UR —

=I R (закон Ома).

Индуктивность L является реактивным элементом, способным накапливать энергию магнитного поля. Если / — ток, протекающий через индуктивность, то на ней падает напряжение U L , определяемое как

Электрическая емкость С также является реактивным элементом, способным накапливать энергию электрического поля. Связь между током / и падением напряжения Uc на емкости выражается так

Условные обозначения R, L , С элементов, принятые в радио­ электронике, даются на рис. 7, о.

Реальные элементы R, L , С при строгом анализе обладают свой­ ствами всех трех элементов одновременно, но одно из них преобла-

34

Выходной сигнал определяется как

#вых(9 = Д/(*).

стики нет необходимости составлять и решать интегро-дифференциаль- ное уравнение цепи, для этого индуктивность и емкость должны

По полученной амплитудно-фазовой характеристике можно опре­ делить импульсную реакцию и переходную функцию, воспользо­ вавшись выражениями (60) и (62):

-СО

оо

36