ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
-22
Фазовые искажения оцениваются отклонением реальной фазо вой характеристики от идеальной. Но так как идеальные характе ристики могут проходить через начало координат под любым уг -
лом, то фазовые искажения оцениваются разностью ординат фазо вой характеристики и касательной к ней, проведенной через на чало координат. На основании последнего можно определить от -
клонение лФ для отдельных участков фазовой характеристики.
Так, для нижней части характеристики (сы .р и с,1 ,1 0 ) касатель ной является ось абсцисс ( р н о .1 .П ,а ), для верхней - другая ка сательная ( р и с .1 .I I ,б ) .
Р и с .I .I I
Запаздывание во времени оценивается по мгновенному за паздыванию каждого компонента усиливаемого спектра
ЬЛи) |
d i p ( U ) |
|
|
d i b |
(1 .5 ) |
||
|
|||
Частотную и фазовую характеристики |
можно совместить в |
||
одной,так называемой частотно-фазовой характеристикеСрис.1 .1 2 ) ,
которая представляет собой геометрическое место концов вектора
KL |
для |
частот |
f от 0 до со |
• ее строят в полярной си |
стеме координат, откладывая от |
центра модули векторов К » /!,), |
|||
V |
V A |
(V ••• |
:пЖуглам"и |
4 |
23 -
l
1
Переходная характеристика
Известно, что в начальный период после подачи любого сигнала имеет место переходный процесс. При кратковременных сигналах роль переходного процесса возрастает. Это в боль шей степени откосится к импульсным сигналам, которые пред ставляют собой резкие переходы от одного уровня к другому. Характерным для импульсов является то, что они состоят из участков с резко различными скоростями изменения. При усиле нии такого сигнала в каждой из точек излома будет иметь мее-i то переходный прочесе. Поэтому основной характеристикой уси лителей импульсных сигналов принято считать переходную хяракь
терсти ку . |
Под переходной характеристикой усилителя понимают |
||||
его выходное напряжение |
(ток) |
'U g ( t) f |
изменяющееся во |
||
времени, которое численно равно переходному коэффициенту |
|||||
усиления |
k (L ) • |
44l(v/ |
, |
обусловленного |
воздействием |
приложенного к входным |
зажимам единичного |
скачка напряже- |
|||
ния и. <I»> =• К |
( р и |
с . |
1, 13), т .е . |
|
|
к < 1)= -и г ( 1 ) u (( u = i d )
24 -
Поспеднее соотношение следует понимать как численное равен ство.
Часто для практических |
целей удобнее использовать |
|
нормированные переходные характеристики £ ^ ( Ь ) |
. которые |
|
определяются как отношение |
к его значению после |
|
установления фронта скачка |
(р и е .1 * 1 3 ), |
т .е . |
= 1( 1) (1.6)
Р ис.1.13 |
|
В идеальном случае при отсутствии в усилителе реактив |
|
ных элементов переходная характеристика совпадала |
бы по форме |
с единичной Функцией^риеЛ. 14, пунктирная л и н |
и я ) . |
В реальных усилителях в связи с наличием реактивных
элементов |
переходная характерстика отличается от идеальной |
(сплошная |
линия,ем. р и с .1 .1 4 ). |
Отклонения реальных переходные характеристик, вызван
ных наличием реактивных элементов, от идеальных называют переходными искажениями, Ош делятся на искажения фронта и искажения плоской части переходной характеристики выход ного сигнала.Первые оценивают временем установления
и выбросом фронта 8 , |
вторыеспадом А плоской части |
||||
(вершины импульса). Принято |
считать, что |
Ц - это время, |
|||
за которое |
сигнал нарастает |
от 0 ,1 |
до 0 ,9 |
своего установив |
|
шегося значения, т .е . |
|
|
|
|
|
Выброс |
8 переднего |
фронта |
переходной характеристи |
||
ки обычно оценивается относительной величиной, представляю щей собой отношение разности максимальной величины переход
ной характеристики |
К- |
ординаты, |
имеющей место по |
окончании процесса |
установления K.Q , |
к последн ей ,т.е. |
|
( I .? )
или в нормированных единицах
|
|
|
|
и ш о о с< t >-1 . |
|
|
( 1.8 ) |
|||
|
Искажение плоской ч а ем переходной |
характеристики |
|
|||||||
оценивается |
за определенный |
промежуток врёмёниЛ^ |
( в |
слу |
||||||
чае импульса |
— за время., |
равное длительности импульса |
|
|||||||
Ъ.н |
) |
относительной |
величиной |
А |
, |
равной |
отношению |
|||
разности |
ординаты установившегося |
зшяения |
К 0 |
и орди |
||||||
наты |
K X b ^ )f соответствующей времени |
(времени, |
равному |
|||||||
длительности |
импульса)} |
к ординате |
К 0 |
, имеющей место |
по |
|||||
окончании |
процесса установления ф ронта,т.е. |
|
|
|||||||
или |
|
д „ |
i -Q H( 4 > |
|
С 1.9') |
Спад может быть положительным и отрицательным, |
|
^ охарактери зует |
запаздывание переходной характеристики |
относительно скачка |
на входе усилителя. |
Так как обычно у усилителей импульсных сигналов время установления переднего фронта импульса во много раз меньше длительности усиливаемых импульсов, то для оценки искаже ний фронта и вершины последних используют характеристики с различными масштабами времени. Для оценки искажений фронта используют переходные характеристики с сильно растянутым, масштабом времени, которые обычно называют переходными ха рактеристиками в области малых времен ; а для оценки вершины
импульса используют переходную характеристику с сильно ежа- 1 тым масштабом времени, называемую переходной характеристикой! в области больших времен.
Зная переходную характеристику усилителя, можно легко получить общую форму для напряжения на еговыходе и ( Ь ) при воздействии на входе прямоугольного импульса. Предста
вим |
прямоугольный импульс в виде суммы двух единичных скач |
|||
ков |
напряжения u ^ D - K b ) |
й |
4 |
различной по |
лярности, сдвинутых на время |
Ьц |
(рис.1. 1^з)„ |
||
Реакцией линейного усилителя |
на |
эти |
два скачка будет раз |
|
ность двух переходных характеристик (рис.1.15,6), сдвинутых
во времени на t u , которая и |
определит форму импульса на |
выходе усилителя (рис. 1.15,в) , |
|
К оаосмотренным параметрам переходной характерстики |
|
следует добавить еще парметр |
А , который характеризует |
отрицательный выброс импульса. |
|
Он представляется отношением максимальной величины
огпицатепьного выброса импульса к его установившемуся зна чению Й .
В арблнжешш можно считать, что
А = д |
. |
- 27 -
|
|
L |
|
• |
... |
' |
< |
- t u ------- |
|
i |
|
14с
Рис. I . 15
- 28 -
Нелинейные искажения
Под нелинейными искажениями выходного сигнала понимают изменения его формы, вызываемые нелинейностью элементов схе-> (мы усилителя.. Основными нелинейными элементами являются лампы, транзисторы и индуктивности с железом (трансформато ры и дроссели). Искажения в усилительных элементах обуслов лены нелинейностью их характеристик, в трансформаторах и дросселях-нелинейностью кривой намагничивания 8(H ) . Не линейные искажения проявляются в образовании новых компонент тов спектра сигнала на выходе усилителя, отсутствующих в спектре входного сигнала. Так, при подаче на вход сигнала
синусоидальной формы, частоты |
{ |
на выходе появятся , кро |
|
ме напряжения основной частоты, напряжения новых частот, |
|||
кратных частоте входного сигнала, |
т .е . 2 t , 3 i |
и т .д . |
|
При усилении сложного сигнала, состоящего из нескольких |
|||
гармонических составляющих, |
на выходе усилителя |
появится |
|
сигнал, состоящий иа основных гармоник, подаваемых на вход, кратных им гармоник и комбинационных частот.
Количественно нелинейные искажения в случае гармоничес-г кого сигнала удобно оценивать коэффициентом нелинейных искам кений (коэффициентом гармоник)
|
^ |
I |
eg» |
^ |
|
|
|
V. |
|
где ea t i -номер гармоники; |
|
|
(I.IO ) |
|
|
|
|
||
X P n - |
сумма электрических мощностей,выделяемых на на- |
|||
|
грузке гармониками, появившимися в результате |
|||
|
нелинейного усг пенияj, |
|
|
|
Т* - |
электрическая мощность парой |
гармоники; |
||
|
Действующие (могут быть амплитудные) |
|||
|
значения гармоник тока |
на |
выходе; |
|
4 l>Ц»1^5шд-^йействующие (могут быть амплитудные)
значения гармоник напряжения на выходе.
- 29 -
При переходе в последнем соотношении от мощности к
току или напряжению сопротивление нагрузки принято активным,
не зависящим от частоты.
При отсутствии реактивных элементов в схеме усилителя
соотношение основной и высших гармоник на выходе зависит только от амплитуды входного сигнала, но не зависит от его частоты; при этом отсутствует сдвиг фаз между выходными и входными сигналами.
Допустимая величина нелинейных искажений, вносимых уси
лителем, определяется его назначением. Так, например, в наи-
более ответственных усилителях радиовещательного типа коэффи
циент нелинейности не превышает 1 -2 # , а в звуковом усилителе*
среднего качества н* должен превышать 5 -7# .
Б некоторых случаях оценку коэффициента нелинейности
производят не по суммарной мощности всех гармоник , а по отдельным гармоникам. Так, коэффициент по второй гармонике
определяется как |
^ га=|/ - р - , |
по третьей fe?3 = |
и т .д . |
8 |
|
Вышеприведенная оценка |
нелинейных искажений усилите |
|
лем гармонических колебаний практически непригодна для импуль сных усилителей. Это обусловлено тем, что неодинаково сказы-:
вается влияние нелинейности на импульсы различной формы.
Так, например, если при усилении прямоугольных импульсов нелинейность усилителя практически не влияет на форму выход-!
н и х , импульсов, то при усилении пилообразных импульсов даже
