Содержание

1. Искажения гармонических сигналов в усилителях………………………………..….3

2. Назначение емкостей Ср в усилителях и их влияние на усиление сигналов…….....5

3. Межкаскадные связи в УПТ…………………………………………………….………6

4. Стабилизатор напряжения на транзисторах…………………………………..……….7

5. Задача……………………………………………………………………………………..9

6. Литература………………………………………………………………………………10

1. Искажения гармонических сигналов в усилителях.

Под искажениями понимают искажения формы сигнала на выходе усилителя по сравнению с формой ЭДС источника сигнала или формой сигнала на входе усилителя. Различают линейные и нелинейные искажения.

Линейные искажения обусловлены влиянием реактивных элементов усилителя –емкостей и индуктивностей, сопротивления которых зависят от частоты.

Форма сигнала на выходе линейного усилителя гармонических сигналов может отличаться от формы на его входе по двум причинам:

1. Ku зависит от частоты, следовательно, гармонические составляющие входного сигнала усиливаются неодинаково, то есть искажается спектр сигнала, однозначно связанный с его формой. Это амплитудночастотные искажения.

2. Вносимые усилителем фазовые сдвиги зависят от частоты, следовательно, изменяется взаимный сдвиг во времени гармонических составляющих. Это фазочастотные искажения.

Амплитудночастотные искажения оцениваются по амплитудночастотной характеристике (АЧХ), представляющей собой зависимость модуля комплексного коэффициента усиления по напряжению от частоты при действии на входе гармонического сигнала.

Реальная АЧХ усилителя показана на рис. 1.1 (кривая 1), из которой видно, что коэффициент усиления уменьшается в области очень малых и очень высоких частот.

Штриховая линия соответствует идеальной АЧХ, при которой не возникают амплитудночастотные искажения.

Рис. 1.1.

Область АЧХ, в которой Ku практически не зависит от частоты, называют областью средних частот. Нижней fнч или верхней fвч граничной частотой называют частоту, на которой Ku уменьшается до заданного (допустимого) значения относительно Ku ср . Область частот от fнч до fвч рабочий диапазон частот (полоса пропускания).

Для сравнения АЧХ усилителей с различными значениями K u ср (кривые 1 и 2 на рис. 1.1) удобно использовать нормированную АЧХ:

Y( f ) = Ku( f ) / Kuс (1.1)

На рис. 1.2 приведены нормированные АЧХ, соответствующие зависимостям (1) и (2) (рис.1.1), откуда видно, что усилитель с АЧХ (2) имеет меньшие частотные искажения. Для количественной оценки этих искажений пользуются коэффициентом частотных искажений

(1.2)

Для характеристики усилителя указывают fнч и fвч при определенном М. Часто выбирают М= 2 или М[дБ]=3 дБ.

Рис. 1.2

Фазочастотные искажения оценивают по фазочастотной характеристике (ФЧХ), представляющей собой зависимость от частоты фазы выходного напряжения относительно входного при действии на входе гармонического сигнала. Типичная ФЧХ усилителя, учитывающая временную задержку tз (групповое время запаздывания) выходного сигнала относительно входного показана на рис. 1.3 сплошной линией.

Рис. 1.3.

Очевидно, не содержащая искажений формы сигнала ФЧХ в этом случае представляет собой линейную зависимость фазового сдвига от частоты (пунктирная линия на рис. 1.3, наклон которой определяется tз):

(1.3)

При этом все спектральные составляющие входного сигнала запаздывают на одинаковое время tз. Без учета времени запаздывания типичная ФЧХ усилителя выглядит как на рис. 1.4:

Нелинейные искажения – это изменение формы сигнала, обусловленное нелинейностью характеристик его элементов и, прежде всего, нелинейностью вольтамперных характеристик УЭ и диодов. Отличительной особенностью нелинейных искажений является то, что им подвержено даже гармоническое колебание (рис. 1.5).

Рис. 1.5.

В выходном токе будут содержаться не только первая (основная) но и высшие гармоники сигнала. Нелинейность усилителя гармонических сигналов оценивается в основном по коэффициенту гармоник Кг при подаче на вход одного гармонического колебания. Кг – это отношение усредненной квадратичной суммы высших гармоник к первой гармонике, то есть отношение действующего значения всех высших гармоник к действующему значению первой гармоники тока или напряжения.

(1.4)

Для оценки нелинейности по отдельным гармоникам используют коэффициенты отдельных гармоник.

(1.5)

Из (1.4):

(1.6)

Наиболее заметны нелинейные искажения из-за образования колебаний комбинационных частот при подаче на усилитель двух и большего числа синусоидальных сигналов. Поэтому для высококачественных усилителей введен коэффициент интермодуляционных искажений Kим .и., оценивающий уровень гармоник разностной частоты. Нелинейность усилителя импульсных сигналов оценивается непосредственно степенью нелинейности характеристики УЭ. При этом используется коэффициент нелинейности.

(1.7)

где - крутизна соответствующей характеристики, Smin и Smax – максимальное и минимальное значение крутизны для полного размаха импульсов.