Файл: Лурье Б.Я. Максимизация глубины обратной связи в усилителях.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.06.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При 'граничных условиях Аа, ВПі Лю Ѳ выражается через эллип­ тические 'интегралы. В .самом деле, функция ехр Ѳ должна отобра­ жать правую р-полуплоскость на внутренность части кольца, огра­ ниченной радиальными отрезками прямой і(ірис. 1.13). Как известно [43], эта область при помощи эле­ ментарных функций может быть)

отображена на внутренность ліолуэллииса, которая, в свою ■очередь, может быть отображена на полу­ плоскость р при помощи эллиптиче­

ских интепралов.

 

можно по­

При ехр Л0>ехр Лоо

лучить простое и важное для даль­

нейшего

приближенное

представ­

ление Ѳ.

 

1

Для

упрощения

обозначений по­

шагаем Лоо = 0, ехрЛ0 = ^, и тогда при Вгі= — ~

искомая функ­

ция 0Ä !lnZHB, где

+ }/1+ (

 

(і Ф 1 “ Т

(1.38)

Zm (і р) =

 

 

решение уравнения

 

 

 

• ZH-D'.

 

(1.39)

Функция (1.38) отображает правую полуплоскость р на внут­ ренность лежащей в правой полуплоскости ZKB замкнутой линии, состоящей из дуги окружности, двух радиальных отрезков прямой и дуги эллипса с малым эксцентриситетом, т. е. с близким к едини-

це отношением большой и малой осей 1 + / 1 + 4/9* (рис. 1.14s). 1+ / 1 - 4 ідг

Рис. 1.14

22; —


Серия 'последовательных 'конформных отображений с использованием инверсии

ифункции Жуковского, которая приводит

к(1.38), 'показана на рис. 1.14. Поэтому (1.38) дает точное решение задачи на

втором и третьем и приближенное — на первом участках оси частот. В самом де­ ле, по (1.39) Znn = —і, если Zn = —2i, т. е. no (1.36) (рис. 1.15)

г! = р' =

q/4 + \/q.

 

 

(1.40)

 

 

Если

то ZH= i|Z H| и

|ZH|^ Z ;

 

 

тогда по

(1.38)

I Zm | = 1.

Вфр)

на

этом

 

 

участке при различных p' изображено на

 

 

рис. 1Л6.

 

 

 

 

и

|Z„|:=3Z, тогда

по

(1.38;

Если г)£П. г]'], то Z„ = —i|Zir|

argZHD= —я/2. Если г)<1,

то \Za\=q,

и, так как q > 1,

по

(1.38)

I Zfin I т q.

 

 

 

 

 

 

 

 

Видим, что граничное условие точно выполняется на II и ИГ участках, а на первом приближенно, с максимальной относитель­ ной погрешностью при п = 1 (рис. 1.17):

(9 - 1ZHB\)/q = 0 , 5 - ] / 0,25 - 1!q\

(1.41)

При большом у (практически уже при <7>3) эта погрешность об­ ращается в q~2.

— 23 —


Например, при <7= 4 получаем А, дБ, по рис. 1.18, отличающееся от точного решения при ті = 1 на 0,56 дБ.

Разумеется, решение (1.38) нетрудно обобщить на любые Ви ,

—Я

Аоо; для этого вместо q следует использовать q~B>, возвести выра­ жение (1.38) в степень 2 ВиІ—л и умножить на ехр/І».

?01дЦна\

Аналогичное конформное отображение (трансформация часто­ ты) позволяет получить плоский участок /1«, и у более сложных функций. Например, если в (1.38) вместо Zn подставить ZIIB (реше­ ние задачи для 3 участков В / А ц В щ при ВІП = —я/2), то получен­ ная функция (рис. 1.19) представляет собою приближенное реше­

j

ние

задачи о

4

участках

BIt

Ац,

BU[ = —я/2, Aoo = 0, абсолютно точное на

 

двух последних участках.

 

 

 

Разумеется, и это решение можно

 

обобщить на любые .значения постоянных.

 

Сделав,

далее, инверсию

оси частот,

т. е.,

 

заменив

р на

р'=\/р,

получим весьма

 

близкое к точному ірешание -задачи опре­

 

деление

оптимальной ЛАХ Т

(которую

 

Боде приближенно решает образованием

 

ступеньки, см. паіраираф 1.5).

 

 

Иное приближенное решение задачи

о трех участках Ѳ « 1 п 2 нв можно

най­

ти, используя полученное ранее решение

задачи

о

двух

участках Z„

(рис.

1.10)

и обратную функцию (рис. 1.20):

4^

________

 

 

 

Q

_

/

 

Tj^

П’

 

 

 

М7) ~

І Ц +^

1_

 

 

 

подобно тому, как полосовой фильтр может быть образован комбинацией филь­ тров нижних и верхних частот.

При г] ^ 2

 

Z H

«

q/2 i 1],

.

И

 

 

п р и n <

-----

 

 

 

2

 

 

 

<7/Z„(i

ip

« 2т|'/і и .

— 24 —


Для того чтобы эти функции приобретали одни и те же значения на сред­ них частотах, следует положить т)'=0,25 q, и тогда значения функции

ехр 0 2 нв = Z„ — <?/2і л +

(1.42).

2 „

JL

і 11

на низших и на высших частотах оказываются требуемыми.

Погрешность этого решения состоит в том, что границы частотного интер­

вала, где В постоянно, не

совпадают с границами интервалов, где постоян­

ны А.

 

 

вычисленные

по

На рис. 1.21 представлены, например, характеристики,

(1.42) при q = 8. Решение оказывается

менее точным, чем по (1.38), погрешность

амплитудной характеристики

при т| =

1 составляет 2 дБ, тогда как

по

(1.38),

при том же q согласно (1.41)

погрешность составляет 0,04 дБ. Тем не

менее это.

решение представляет определенную ценность нз-за простоты ф-лы (1.42).

 

 

Используя тот же прием для обратных величин, можно

полу­

чить еще одно .приближенное решение задачи:

 

 

 

 

ехр Ѳ#» Z’m = Z-' + q~l ZH j —2Zi q~l тр

 

(1.43>

n у ч а с т к о в . Общая задача

определения Ѳ по

переменно за­

данным на п участках произвольным /4(г|) и 5(т])

имеет решение,,

если Ѳ удовлетворяет указанным выше условиям Боде,

т.

е.,

в.

частности, не имеет разрывов в граничных точках на стыках участ­

ков [82], и, таким

образом,

произвольность

задания Л(т)), .В(гі)

ограничена уравнением непрерывности для граничных точек.

Решение этой задачи может быть

получено

с привлечением

вспомогательной функции Ѳвсш такой,

чтобы

она

удовлетворяла

условиям Боде и на четных

(нечетных)

участках arg 0 Bcn=O, а на

нечетных (четных)

arg ѲВСп=л;/2. При этом для функции ѲѲВсп на

всех участках оказывается заданной одна и та же составляющая,, функция ѲѲССП удовлетворяет условиям Боде (если Ѳ удовлетво­ ряет этим условиям), и, следовательно, вторую составляющую ѲѲпсгг (а отсюда и саму функцию 0) можно вычислить, используя преобразование Гильберта или формулы Боде. Функция Ѳвсп с точностью до постоянного множителя единственна [21, 70, 82]: это. корень квадратный из реактансной функции [8], особенности кото­ рой .расположены на іграиицах участков.

— 25 —


Случай задания кусочно-постоянных А, В попеременно на 4 участках рассматривался в [70. 71, 80]. Решения сводятся к эллип­ тическим интегралам, теория которых хорошо разработана. Суще­ ствуют подробные таблицы численных значений, стандартные про­ граммы для ЦВМ. В силу требования непрерывности функции про­ извольно могут быть заданы составляющие функции лишь на трех участках.

Решение оказывается сравнительно простым (выраженным че­ рез эллиптические интегралы), если Л(т]), ß(r]) заданы на соответ­ ствующих участках лолино'мами [80, 81].

Расчетные формулы при п > 4 сложны [82], и большинство по­ лучающихся при решении интегралов вычисляются только числен­ ными методами.

Н е м и н и м а л ь н о ф а з о в ы й с д в и г . Если Ѳ(р) имеет осо­ бенности в правой p-полуплоскости, к правой части (1.31) следует

.добавить неминимально фазовый сдвиг

[7, 21].

Для функций передачи большинства

четырехполюсников, ис­

пользуемых в усилительной технике, Ви

отсутствует (лестничные

цепи) или мал (трансформаторы, транзисторы). Участки тракта передачи по петле обратной связи, которые могут при тех или иных значениях параметров цепи иметь неминимально фазовую функцию передачи, обычно можно привести к параллельному соединению четырехполюсников с минимально фазовой функцией передачи. Тог­ да для определения свойств цепи можно воспользоваться следую­

щим,

вытекающим из принципа аргумента, правилом [49]. Если

Ѳі и

Ѳ2 — функции минимальной 'фазы, то функция Ѳ=

= 1п(ехр Ѳі+ехр Ѳг) является функцией минимальной фазы в том и только в том случае, если диаграмма Найквиста (частотный годо­ граф) отношения ехрѲі/ехрѲ2 не охватывает точку (—1, 0). Оче­ видное упрощение этого критерия — требование, чтобы |5 і—В21< < л на всех частотах, где Аі=А% или А і> А 2 на всех частотах, где \ВіВ2\ = л. Разумеется, это только достаточные условия.

При параллельном соединении четырехполюсников под exp и •ехр Ѳ2 удобно понимать параметры у21 четырехполюсников, т. е. от­ ношение выходного тока при сопротивлении нагрузки, равном 0, ко входному напряжению. В этом случае параметр у21 для цепи в це­ лом равен сумме этих параметров для отдельно взятых четырехпо­ люсников. При определении Вп можно не учитывать то обстоятель­ ство, что сопротивление нагрузки реальной цепи имеет иную, от­ личную от нуля, величину, так как сопротивление нагрузки являет­ ся частным случаем лестничной цепи и, следовательно, не меняет величины неминимально фазового сдвига функции передачи.

Если, например, решается задача о параллельном соединении каналов, через которые осуществляется передача в соприкасающих­ ся спектрах частот (параллельное соединение двух широкополос­ ных усилителей для расширения спектра усиливаемых частот), то, если не принимать специальные меры, общая постоянная передачи ■оказывается неминимально фазовой. Такой канал (например, по

— 26 —