Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип построения схем пассивных RC фильтров нижних частот и верхних частот.

2. Каково преимущество RC фильтров по сравнению с LC фильтрами?

3. Перечислить достоинства активных RC фильтров.

4. Определить граничную частоту RC фильтра ВЧ, если элементы фильтра R= 2 кОм, С= 0,1 мкФ

НелинейнЫе цепи, их характеристики и свойства Классификация электрических цепей

Для формирования, преобразования и передачи сигналов электросвязи необходимы специальные технические устройства, с помощью которых осуществляются генерирование электрических колебаний, их модуляция, усиление, фильтрация, детектирование и т.д. Каждое такое устройство состоит из совокупности разнообразных электрических цепей, а эти цепи - из ограниченного числа сравнительно простых элементов.

Электрические цепи и их элементы характеризуются рядом общих свойств независимо от того, в каких конкретно технических устройствах они используются.

С учетом общих свойств электрические цепи и их элементы классифицируются на:

Двухполюсники и четырехполюсники

Цепь (элемент) с двумя выделенными зажимами (полюсами) для подключения к другим схемам называется двухполюсником. Это генератор, нагрузка, резистор, конденсатор.

Устройства, снабженные двумя парами зажимов (к одной паре энергию подводят от генератора, а с другой она передается в нагрузку) называются четырехполюсниками.

Активные и пассивные

Двухполюсники и четырехполюсники, содержащие источники энергии, принято называть активными, а не содержащие таких источников - пассивными. Генератор – активный двухполюсник, а нагрузка – пассивный.

Электрические цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами

Цепи, в которых электрическое сопротивление сосредоточено в резисторе, индуктивность – в катушке, емкость – в конденсаторе (параметры соединительных проводников при этом не учитываются), называется цепью с сосредоточенными параметрами. Допущение, что параметры сосредоточенные, возможно лишь при условии, что геометрические размеры которыми характеризуется каждый физический элемент цепи (включая провода, соединяющие элементы цепи), значительно меньше длины волны, протекающего в цепи тока.

Электрическими цепями с распределенными параметрами называются цепи, в которых длина цепи соизмерима с длиной волны. Методы расчета таких цепей отличаются от тех, которые разработаны для цепей с сосредоточенными параметрами. Пример цепей с распределенными параметрами – линии передачи сигналов электросвязи.

Линейные, нелинейные и параметрические цепи

Классификация по характеру зависимости напряжения или тока на выходе цепи от напряжения или тока на входе. График этой зависимости называется вольт-амперной характеристикой.

В линейной цепи между подведенным напряжением и протекающим по цепи током существует линейная зависимость. Для линейных цепей это прямая линия (рис.60а).

Параметры линейных элементов не зависят от величины и направления приложенного напряжения и протекающего тока. Линейными элементами являются резистор, индуктивность без сердечника и линейный конденсатор.

а) б)

Рис.60 а) ВАХ линейного элемента б) ВАХ нелинейного элемента

К нелинейным относятся цепи, содержащие хотя бы один нелинейный элемент. Характерным признаком нелинейного элемента является вид вольт-амперной характеристики – кривая линия (рис.60б). Такая характеристика объясняется зависимостью параметров цепи от величины и направления приложенного напряжения и протекающего тока.

Примеры нелинейных элементов – все полупроводниковые приборы.

Рис.60б – ВАХ полупроводникового диода.

Рис.61 – ВАХ туннельного диода, характерной особенностью которого является наличие отрицательной составляющей на участке (U₁ – U₂). Здесь с ростом напряжения сопротивление уменьшается.

Рис. 61 ВАХ туннельного диода

Параметрическими называются цепи, у которых под воздействием внешнего управляющего напряжения можно изменять параметры по заданному закону. Пример - варикап - полупроводниковый диод, включенный в запертом состоянии (минус – на аноде). При изменении переменного напряжения его емкость меняется по закону приложенного напряжения (Рис.62). Варикапы используют для электронной настройки контуров.

Рис.62 Изменение емкости варикапа по закону приложенного напряжения