Схемотехника аналоговых электронных устройств
Шрифт:
KP,dB = 20lgKp.
• сквозные коэффициенты, например, сквозной коэффициент передачи по напряжению
где Ec — ЭДС источника сигнала.
◆ коэффициент полезного действия:
КПД = Pпот/P0,
где Pпот —
Характеристики УУ служат для оценки искажения сигнала. Искажения — это отклонения формы выходного сигнала от формы входного. В зависимости от происхождения они подразделяются на:
◆ искажения частотные, вызываемые неодинаковым усилением усилителя на разных частотах. Частотные искажения создаются LC элементами, поэтому они носят линейный характер.
Вносимые усилителем частотные искажения оценивают по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) и по фазочастотной характеристике (ФЧХ).
АЧХ называется зависимость модуля коэффициента передачи от частоты. Часто используют нормированную АЧХ, представленную на рис. 2.2.
Рисунок 2.2 АЧХ УУ
Здесь Y — относительный (нормированный) коэффициент усиления:
Y = |K|/K0,
Y,dB = 20lgY.
Структура выражений для n-каскадного усилителя в относительных и логарифмических единицах в точности совпадает с выражениями для K и получается из последних путем замены K на Y.
Количественно частотные искажения оцениваются коэффициентом частотных искажений M:
M = 1/Y = K0/|K|,
M,dB = 20lgM.
Структура выражений для n-каскадного усилителя в относительных и логарифмических единицах также в точности совпадает с выражениями для K и получается из последних путем замены K на M.
По АЧХ и допустимой величине частотных искажений определяют нижнюю fн и верхнюю fв граничные частоты, полосу рабочих частот Δf, равную:
Δf = fв – fн.
◆ искажения фазовые, вызываемые различным фазовым сдвигом различных по частоте составляющих спектра сигнала. Фазовые искажения создаются LC элементами, поэтому они носят линейный характер.
Рисунок 2.3 ФЧХ УУ
Зависимость
В импульсных усилителях форма выходного напряжения зависит от переходных процессов в цепях, содержащих LC элементы. Для оценки линейных искажений, называемых в ИУ переходными, пользуются переходной характеристикой (ПХ).
ПХ усилителя это зависимость мгновенного значения напряжения (тока) на выходе от времени Uвых=f(t) при подаче на вход единичного скачкообразного изменения напряжения (тока) (сигнала типа единичной функции).
Рисунок 2.4. ПХ УУ
◆ переходные искажения измеряют при подаче на вход идеального прямоугольного импульса. Они разделяются на искажения фронта и искажения плоской вершины импульса (рис. 2.4).
◆ искажения фронта характеризуются:
• временем установления tу, т.е. временем нарастания амплитуды импульса от 0,1Um до 0,9Um;
• выбросом фронта импульса δ, определяемым отношением амплитуды выброса ΔU к амплитуде установившегося режима Um;
• временем запаздывания tз относительно входного сигнала по уровню 0,1Um.
◆ Искажения плоской вершины импульса Δ характеризуется величиной спада напряжения ΔUm за время длительности импульса:
Δ,% = ΔUm/Um·100%.
Для n-каскадных некорректированных УУ (каскады включены последовательно) результирующее время установления фронта и спад плоской вершины импульса можно оценить следующим образом:
ΔΣ = Δ1 + Δ2 + … +Δn.
АЧХ и ПХ отражают одни и те же физические процессы в различной форме (частотной и временной). Связь частотных и временных искажений иллюстрируется рис. 2.5.
Рисунок 2.5. Связь АЧХ и ПХ
◆ Нелинейные искажения (искажения формы выходного сигнала) вызываются нелинейностью характеристик усилительных элементов. Количественно нелинейные искажения гармонического сигнала оцениваются коэффициентом гармоник Kг, который представляет собой отношение действующего значения напряжения (тока, мощности) высших гармоник, появившихся в результате нелинейных искажений, к напряжению (току, мощности) основной частоты (первой гармоники) при подаче на вход гармонического колебания основной частоты (при частотно-независимой нагрузке):