ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.07.2024
Просмотров: 128
Скачиваний: 2
и з о б р а ж е н а |
его |
эквивалентная |
схема |
с |
учетом |
источни |
|||||||
ков шумов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д л я схемы с |
О Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
dum |
вх пт н — dur(j |
1 _ |
|
+ ZQ |2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ctZ„ |
+ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
+ |
d& \гб |
+ |
Z 6 | 2 |
+dil - |
і |
- |гб + |
Z 6 |
+ Z 3 | 2 |
+ |
|
|||
df-.2 |
1 |
Z 3 |
l + - 3 L ) + (r 6 |
+ Z 6 ) ( l - a ) ! |
|
|
|||||||
, |
^ 2 |
1 |
|
(/•e + |
Z , ) ( l |
|
+ |
- ^ - ) + |
r 6 ( l - a ) |
|
|||
- р |
СИ mil |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Рис. |
9.10. |
Входной каскад с ОБ |
(а) |
|||||
|
|
|
|
|
и его эквивалентная схема для выс |
||||||||
|
|
|
|
|
ших |
|
частот |
с |
учетом |
шумов |
(и) |
||
1шн
П о с т у п ая как и ранее, получим следующее |
в ы р а ж е н и е |
||||||||||
д л я спектральной |
плотности |
шума : |
|
|
|
|
|||||
|
^об(!) = |
K l o R l ^ |
+ |
B2 |
+ |
Cf + |
D2p + Я,'/*) |
> (9-16) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В 2 = |
4 £ Г - і - |
( l |
+ |
+ |
2 ?э л |
[оф і ф |
+ /з (1 - |
ао) |
+ / « . ] ; |
||
£ 2 |
= 4 * 2 ( 4 £ Г С б > б | 1 — - ^ У + |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Г 2 . |
2 |
С: |
|
|
|
|
.1 |
+ |
+ |
|
4 А Г - Ьб |
/ б |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
/ э |
( 1 - « о ) + |
|
г |
, т ' к о — |
|
+ / э г 1 ( С э |
+ С б ) 2 | ~ |
||
~ 16 я 2 ^ Г С б г б (1 — ^ ] + |
— |
|
|
||||
+ 4 ( i + t ) - 2 |
|
|
г 2 |
|
|
||
г 6 |
с б |
|
+ |
- ^ |
|||
|
|
|
|
_ | _ 0,5г э ( 1 |
|||
£ 2 = 2 л 4 |
UkTr6r2a С к ( С б |
+ С э ) 2 + |
|
|
|||
- ! - - ^ - ( С „ С б |
+ С э С к + С э ; С б ) 2 |
+ |
|
|
|||
+ 2q3J3C26/6rl(CK |
+ |
C3)^ . |
|
|
|
||
Отношение |
сигнал/шум |
получается равным |
|
||||
Вплоть |
до частот / в = 0 , 2 / т |
можно |
пользоваться фор |
||||||||
мулой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ |
в ы р а ж е н и й |
(9.9), |
(9.15) |
и (9.16) показывает, |
|||||||
что вследствие влияния |
тепловых |
шумов нагрузки схема |
|||||||||
с О Б по шумовым характеристикам |
значительно |
уступа |
|||||||||
ет схемам с О Э и ОК, поэтому применять |
ее во |
входном |
|||||||||
к а с к а д е нецелесообразно |
[54]. |
|
|
|
|
|
|||||
Учет |
влияния |
шумов |
второго |
к а с к а д а |
на |
шумовые |
|||||
свойства |
к а с к а д а |
показывает, |
что |
наибольшу ю |
чувстви |
||||||
тельность |
усилитель имеет |
в |
случае |
включения |
входных |
||||||
каскадов |
|
по схеме О Э — О Э |
и |
наименьшую — по схеме |
|||||||
О Э — О Б . |
|
Из - за |
громоздкости |
формулы, |
учитывающие |
||||||
6 - Ю |
145 |
ш у мы второго каскада, приводить нецелесообразно. К тому ж е шумы второго каскада уменьшают чувствитель ность усилителя обычно не более чем на 10—15%.
9.4. РАСЧЕТ Ш У М О В Ы Х Х А Р А К Т Е Р И С Т И К В И Д Е О У С И Л И Т Е Л Е Й
Рассчитаем отношение сигнал/шум на выходе видео
усилителя, поскольку эта |
характеристика ч а щ е всего |
представляет наибольший |
интерес. П о л а г а е м , что усили |
тель имеет простую противошумовую коррекцию, источ
ником сигнала является видикон, а |
входной к а с к а д вы |
||||||||||||
полнен по схеме О Э или ОК . |
|
|
являются: ic |
|
|
||||||||
Известными величинами |
обычно |
— ток |
|||||||||||
входного |
сигнала, |
і'ф |
— ток фона, t'n |
— ток пучка, Rs — |
|||||||||
активная с о с т а в л я ю щ а я |
эквивалентного |
сопротивления |
|||||||||||
источника |
сигнала, Сц — о б щ а я |
паразитная емкость ис |
|||||||||||
точника |
сигнала |
(состоящая |
из выходной |
емкости |
види- |
||||||||
кона Свых и монтажной емкости |
С м ) , Rn |
— сопротивле |
|||||||||||
ние нагрузки первого |
каскада |
|
(при отключенном |
вто |
|||||||||
р о м ) , і/ш /в — н и ж н я я и верхняя |
граничные частоты |
уси |
|||||||||||
лителя, |
тип транзистора, |
на котором |
выполнен |
входной |
|||||||||
каскад, |
и его п а р а м е т р ы : |
1к0, гб, |
а 0 , С ю С э , Л к и |
А'э. |
|||||||||
З а д а ч а |
сводится |
к определению |
оптимального |
тока |
|||||||||
эмиттера 1Э опт и отношения |
сигнал/шум |
|
|
|
|||||||||
Расчет |
можно |
выполнить |
в следующем |
порядке: |
|
||||||||
1. Определяем |
суммарную |
емкость Сг = С Э + С К + С б . |
|||||||||||
2. |
Н а х о д и м потенциал |
(fi = |
kT/qa^. |
|
|
|
|
||||||
3. |
Вычисляем |
оптимальный |
ток эмиттера по формуле |
||||||||||
(9.13а). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Определяем |
сопротивление |
эмиттера: г э = фт//э опт. |
||||||||||
5.Определяем КОЭффИЦИеНТ СХф» І-И'пЛ'ф-
6.Н а х о д и м коэффициенты В и D по соотношениям
(9.10) |
с учетом |
ТОГО, ЧТО / э = /эопт- |
|
|
|
|
|
||||||
7. |
Вычисляем |
коэффициент: |
А=АК+А'Э |
/Э О пт- |
|
|
|||||||
8. П о формуле |
(9.11) |
находим отношение л|и- |
|
|
|||||||||
Пример 8. Определить |
13 |
опт и г|)л при і с |
= 0 , 1 |
мка, іф = 0,1 |
мка, |
||||||||
t'n=0,5 |
мка, |
# 6 = 5 0 |
ком, |
С е = 2 0 пф, |
i £ u = 3 |
ком, |
f B = 5 0 |
гц, |
fn |
= |
|||
= 6 Мгц, если входной каскад |
выполнен на транзисторе |
ГТ308В |
с |
||||||||||
параметрами: |
/ к о = 5 |
мка, |
го = |
100 ом, |
ао = Ро/ (1 + PoJ =0,994, |
С к |
= |
||||||
= 5 пф, С э = |
20 пф, |
Ак = |
0,355 - '10 - 2 °а 2 |
и Аэ=5,85-Ю-'7 |
а. |
|
|
||||||
Расчет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Вычисляем |
С а |
= 4 5 |
пф, ф т = 2 6 |
мв, / З О п т = 0 , 3 |
ма, |
га |
— |
||||||
=86, 7 |
ом, <хф = 6, |
5 = 2 , 7 3 - 1 0 - " а 2 сек, D = 8 , 6 5 - Ю - 3 8 о 2 |
сек3, |
Л |
= |
||||||||
= ' 2 , 1 1 - Ю - 2 0 |
а\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Н а х о д и м 1|>л =28,8.
Следует иметь в виду, что при расчетах должны использоваться параметры, соответствующие заданной температуре.
10
ОП Р Е Д Е Л Е Н И Е ОПТИМАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ
ВИ Д Е О У С И Л И Т Е Л Я
В зависимости от конкретного назначения |
устройства, |
||
в котором используется видеоусилитель, |
к |
его |
полосе |
частот предъявляются различные требования . |
|
|
|
Мы ограничимся рассмотрением, пожалуй, наиболее |
|||
распространенных случаев, когда на выходе |
усилителя |
||
д о л ж н о быть определено с минимальной |
погрешностью, |
||
обусловленной 'шумами, временное п о л о ж е н и е |
ф р о т т а |
||
видеоимпульса или д о л ж н о быть получено |
максимальное |
||
отношение сигнал/шум . |
|
|
|
В связи с этим под оптимальной полосой частот ви деоусилителя в первом случае будем подразумевать по
лосу частот, при которой получается |
м и н и м а л ь н а я |
дис |
|
персия |
случайной ошибки измерения |
временного |
поло |
ж е н и я |
фронта видеоимпульса, а во |
втором случае — |
|
полосу частот, при которой получается максимальное от ношение сигнал/шум .
Вопросы выбора оптимальной полосы частот видео усилителя по критерию минимума дисперсии ошибки из мерения временного положения видеоимпульса в радио локационных системах и системах импульсной радиосвя зи рассмотрены в ряде работ (76—81]. Вопросам опреде
ления оптимальной полосы |
частот |
видеоусилителя |
по |
||
критерию максимума отношения |
сигнал/шум т а к ж е |
по |
|||
священ ряд работ (77, 82, 83]. Обычно предполагается, |
что |
||||
шум, поступающий вместе |
с сигналом на вход приемно |
||||
го устройства, является белым. В |
случае |
применения |
|||
транзисторных видеоусилителей |
при |
определении опти |
|||
мальной полосы частот следует |
учитывать |
неравномер |
|||
ность спектральной плотности мощности шума, обуслов
ленной влиянием |
низкочастотных шумов |
транзистора |
входного каскада, |
а т а к ж е противошумовой |
коррекцией. |
Рассмотрению этих вопросов при стационарном шуме и
посвящена д а н н а я |
глава . |
6* |
147 |
10.1. П Р Е Д Е Л Ь Н О М И Н И М А Л Ь Н А Я Д И С П Е Р С И Я |
О Ш И Б К И |
И З М Е Р Е Н И Я В Р Е М Е Н Н О Г О . П О Л О Ж Е Н И Я |
Ф Р О Н Т А |
ВИ Д Е О И М П У Л Ь С А
Ди с п е р с ия ошибки измерения временного положения фронта видеоимпульса в случае значительного превыше ния сигнала на д шумом равна [77]
|
|
|
|
|
of = crs/| « ; t |
ia . |
|
|
( ю л ) |
|||
где |
а2 — дисперсия |
шума |
на |
уровне |
порога; |
и\ — |
||||||
|
d u \ |
|
— крутизна |
А, |
|
|
|
|
|
|
||
= — I |
|
фронта |
видеоимпульса |
в |
мо |
|||||||
мент t=h |
пересечения порога. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Предельно минимальная дисперсия ошибки измерения |
|||||||||||
временного положения фронта |
равна |
|
|
|
|
|||||||
|
|
°?пр |
, = |
4 я / |
j V |
- |
^ d c o , |
|
|
(10.2) |
||
|
|
|
|
|
/ |
00 |
|
|
|
|
|
|
где |
5(со) |
— спектр |
входного |
|
видеоимпульса, |
F(u>) |
— |
|||||
спектральная |
плотность |
шума, |
приведенного |
ко |
входу |
|||||||
усилителя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Величина |
'сг'2 |
м н н |
принята |
в два раза |
больше |
вели |
|||||
чины предельно минимальной дисперсии ошибки измере ния временного положения видеоимпульса, приведенной в работе [84], в связи с тем, что при определении времен ного положения одного из фронтов используется не более половины энергии видеоимпульса, в то время ка к при измерении временного положения видеоимпульса может быть использована вся его энергия.
Из теории оптимальных фильтров следует, что для обеспечения предельно минимальной дисперсии ошибки (10.2) модуль коэффициента передачи видеоусилителя
должен определяться |
выражением |
|
\К\ =QCU|5*(CO)!/^(CO), |
|
|
где Q — коэффициент |
пропорциональности; |
5* (со) — |
комплексно-сопряженный спектр видеоимпульса. |
||
Поскольку видеоусилитель с такой частотной |
характе |
|
ристикой сконструировать простыми средствами доволь но затруднительно, представляет интерес определить оп тимальную полосу частот видеоусилителя при различных
формах |
частотной характеристики, обеспечиваемых про |
стыми |
средствами, и оценить, насколько в этих |
148