Файл: Пустынский И.Н. Транзисторные видеоусилители.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 111

Скачиваний: 1

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

с лу ч аях дисперсии оши­ бок оказываются близки­ ми к предельно мини­ мальной. Степень этого приближения удобно ха­ рактеризовать коэффици ­ ентом

ч =

^ п р м 1 > ? ,

(Ю.З)

 

 

который

 

о т р а ж а е т

каче­

 

 

ство

 

к в а з и о п т н м а л ы ю п Рис. 10.

Трапецеидальный

видео­

фильтрации .

 

 

импульс

 

Будем

считать,

что

с

 

 

 

генератора

сигнала

(на­

 

 

пример,

видикона)

на

вход транзисторного видеоусили­

теля

поступает трапецеидальный

видеоимпульс

(рис.

10.1), модуль спектральной плотности которого имеет вид

 

\Si (ш)| = -Ц*-

sin ^

sin (1 +

К) ^

,

(Ю.4)

 

со2

tH

2

 

 

2

 

где / м

— амплитуда видеоимпульса; tn

длительность

фронта

видеоимпульса;

kr=TB/tu;

Тв — длительность

вер­

шины

видеоимпульса.

 

 

 

 

 

 

Спектральна я плотность шума (по н а п р я ж е н и ю ) ,

при­

веденного ко входу

транзисторного

видеоусилителя с

простой противошумовой коррекцией, на основании вы­

водов предыдущей главы

получается

равной

 

1

 

 

М и

 

(10.5)

 

 

 

 

 

 

где Ап. = 2лЩА\

ВЦ =

ВR%

D n

DJR|/4 IT3 .

Подставив (10.4) и

(10.5)

в (10.2),

а зате м в (10.3),

и учитывая, что

|5(со) | =

|Sf((o) | |Ze|,

получим

 

 

 

 

 

 

(10.6

г Д е

Чб —

° f б пр мин/

 

(10.7)

 

t б пр мин =

But„/2Ul

(10.8)

— предельно минимальна я дисперсия ошибки при белом

шуме ( Л и = Л ц = 0);

иы =

1ыЯб;

- п ,) х

[2 я С 0 +

л: + (3/4 лг ) Сц х 3

о

 

 

 

 

I4P



— коэффициент, учитывающий влияние неравномерности спектральной плотности шума на величину предельно минимальной дисперсии ошибки

 

б пр мш/"7

пр мин)'

 

л = ш/„;

C0--=AtjB;

(10.9)

C! = D/3Btl.

 

(10.10)

Зависимость I=f(d,

Со)

д л я

некоторых

значений kr

приведена на рис. 10.2.

 

 

 

 

10.2. О П Т И М А Л Ь Н А Я

П О Л О С А

ЧАСТОТ В

С Л У Ч А Е

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 В И Д Е О И М П У Л Ь С А (85]

П р е д п о л о ж и м , что модуль нормированного коэффи­ циента передачи фильтра, включенного на выходе видео­ усилителя с простой противошумовой коррекцией, опи­ сывается выражением *)

*) Предполагается, что общая полоса пропускания определяет­ ся фильтром.

 

14-(фl)sin2

я ш/2йв

при

и н < ш < с о в

 

 

 

 

 

 

 

(10.11)

Км

О

 

При © 0 Н )

І

где Кио — коэффициент передачи

фильтра

на

средних

частотах

(для простоты в

д а л ь н е й ш е м

будем

полагать

Д и о = 1 ) ;

ф — с т е п е н ь подъема ( ф > 1 )

или

спада (Ф<1)

частотной характеристики на верхней граничной частоте усиления сов (рис. 10.3).

Ки

1,6

іЛ

 

0,8

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

0,в

0,8'

 

 

 

 

 

 

Рис. Ю.З. Частотные характеристики фильтра

 

 

Аппроксимация (10.11) используется

в

 

литературе

[86] при

ф < ; 1 . В случае

ф > 1 ф о р м у л а

(10.11)

совпадает

с в ы р а ж е н и е м д л я

модуля

коэффициента передачи

раз ­

ностного

апертурного корректора

[87]. П р и

ф = 1

имеем

П - образную частотную характеристику

в полосе

частот

от сон до

сов- Фазовую характеристику

 

усилителя

будем

считать

линейной,

а тангенс

угла

наклона

 

ее —

рав ­

ным U.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и

подаче на

вход

фильтра

сигнала с

линейно

на ­

р а с т а ю щ и м фронтом сигнал на выходе

его

будет

иметь

вид [86]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т + т

Т

W

s i n O , 5 c o / „

sin

CD (і!—

/0 )

 

 

 

at,,

 

 

со

 

 

 

 

(10.12)


После дифференцирования выражения (10.12) по t и интегрирования по со с учетом формулы (10.11) при ц>„ ж 0 получим

(10.13)

где s = t7M //H — крутизна фронта видеоимпульса на входе фильтра;

ф =

Ф + 1

_ . ( ф _ 1)

Si[Ji(aD + 1)1-1- Si[n(a„— 1)]

 

 

2

 

4 Si (л ав)

'

здесь Si (х) =

z

 

 

 

 

П р и

выводе

формулы

(10.13) предполагалось,

что от­

носительный уровень срабатывания порогового устрой­ ства

 

 

 

a = (UMZW-Un)lUM~

 

0,5,

 

где С/М анс — максимальное

значение

н а п р я ж е н и я видео­

импульса; Un

— н а п р я ж е н и е

с р а б а т ы в а н и я

порогового

устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсия

шума па выходе фильтра

равна

 

 

 

о 2 =

- ^ - Г ^

ф (со)|К н | 2 йсо,

 

(10.14)

 

 

 

 

 

2я J

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ( c o ) - - ^ i - T

- B 1 1 +

z

w

 

(10.5а)

спектральная

плотность

шума

на входе фильтра .

 

Подставив

в ы р а ж е н и я

(10.5а)

и

(10.11)

в формулу

(10.14)

и проинтегрировав,

при сов З>сон

получим

 

 

а 2

= —

(Ьо + Ь 1

а в + Ьг&1),

 

(10.15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

b0 = An [di 1 f + 2 й2

1) + In (шв /сон )],

 

* =

і { 4

[ С

І

( ^ ) - а

« ] - С І

( 2

" - ї ) +

 

+

Сі ( 2 я ) +

31п -^5-1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шн J

 

 

 

 

 

 

СІ (я) + ІП-

С0В


Ci(y)

=

-

J - ^ d z ;

61 =

fiu

Y.

 

У = ( 3 / 8 ) ( Ф - 1 ) 2 + Ф ;

62 =

D11

Ids (<p - l ) 2 + 2 d 4 (tp -

1) +

(1/3)]

 

d-з =

(2 it 2 — 15) /16 n 2 ,

ck =

(6 +

n2 )/6n2 .

 

Подставив в ы р а ж е н и я

(10.13)

и

(10.14) в

формулу

(10.1)

с учетом соотношений

(10.12)

и (10.6)

получим

где

 

 

ri =

r | 6 / Q i / ,

 

 

 

(10.16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T|6 = 2<7iSia (naB )/Ji?aD

(10.17)

— значение коэффициента rj при

белом шуме

на входе

п = 0, D u

=

0) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф 2

 

CTf (ф =

1)

 

 

 

 

91

 

 

 

 

 

 

— коэффициент, численно равный (в случае белого шу­ ма) отношению дисперсии ошибки при идеальном фильт­ ре 'нижних частот (ср=1) к дисперсии ошибки при нерав­ номерной характеристике (ср=?М);

 

 

Q1

 

 

h„t

 

1

4 я 2

b» at

+ 1.

 

 

 

 

 

 

=

 

М»

 

 

 

L±.

 

 

 

 

 

 

 

 

2пВ11уав

 

 

 

B^tly

 

 

 

 

 

 

Н а

рис. 10.4 показаны зависимости if\=f(aB),

подсчи­

танные по формуле (10.16), где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ян =

ш„/ н /2я .

 

 

 

 

(10.18)

Максимальное

значение

т]=т)макс

получается

при

ОВ = ЙВ

oni—f(Co,

Сі,

аи).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта зависимость, найденная численным методом, при­

ведена

на рис. 10.5, откуда

видно,

что при

белом

 

шуме

на входе ( С о = С і = 0)

в

случае ср=1 имеем

а В О п т = 0,685,

т. е. fв опт = 0,685/^ш а

если

ср = 0,

то

получим

ав опт

=1,2,

причем

эквивалентная

шумовая

полоса

<fm—yfa

оказы ­

вается

равной

верхней

граничной

частоте

 

на

уровне

0,707:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/вэ

= / в 0 , 7

=

0,45/^.

 

 

 

 

 

 

При

а в

= йвопт

дл я ср = 1 и ф = 0 соответственно

имеем

т|макс = 0,83

и 0,9,

т. е. ошибка

незначительно

превышает

предельно

минимальную, в то

время

как в случае

 

апер-

турной

коррекции

( ф = 2 ) т]маііс = 0,55-4-0,76.