11.5. Расчет отношения сигнал/шум
Отношение сигнал/шум для -каскадной структуры (согласно подразделу 6.5) может быть рассчитано по формуле
,
(10.16)
где
номинальное входное
напряжение проектируемого устройства,
модуль коэффициента передачи
-го
каскада,
спектральная плотность напряжения шума
-го
каскада, приведенная к его входу.
Очевидно, что отношение сигнал/шум для -каскадной структуры в основном определяется первым усилительным каскадом (или двумя первыми каскадами) устройства. Это очевидно, т.к. вес каждого из слагаемых суммы подкоренного выражения знаменателя уменьшается в квадрат суммарного коэффициента передачи предшествующих ему каскадов раз. Потому в устройствах звуковоспроизведения отношение сигнал/шум определяется в основном микрофонным и нормирующим усилителями [17].
Заметим, что отношение сигнал/шум используется для оценки шумовых свойств не только устройств звуковоспроизведения. Для устройств, выход которых нагружается на индикаторные устройства, пределы интегрирования в выражении для определения эффективного напряжения шума на выходе (6.50) должны быть заменены. Они должны соответствовать результирующей полосе рабочих частот проектируемого устройства и индикатора. Если для устройства задан диапазон рабочих частот при отклонении АЧХ от идеальной менее, чем на 3 дБ, то пределами интегрирования будут выступать расчетные граничные частоты, соответствующие отклонению АЧХ от идеальной на 3 дБ. Если проектируемое устройство и индикатор способны регистрировать бесконечно медленно изменяющиеся сигналы, то за верхний предел интегрирования следует принять частоту порядка 1 Гц.
11.6. Расчет итоговых характеристик проектируемого устройства
В качестве итоговых характеристик проектируемого устройства в ТЗ обычно предусматривается расчет АЧХ, ФЧХ, диаграмм Боде, или переходных характеристик. Эти характеристики могут быть рассчитаны аналитически или получены в результате моделирования устройства в любом пакете прикладных программ для ЭВМ.
Расчет
нормированной АЧХ
для
усилителей аналоговых сигналов сводится
к перемножению АЧХ каскадов (подразделы
5.2, 6.2, 11.3).
,
где
нормированный коэффициент передачи в
области нижних частот за счет
-ого
блокировочного конденсатора (9.4),
нормированный
коэффициент передачи в области нижних
частот за счет
-ого
разделительного конденсатора,
нормированный
коэффициент передачи в области верхних
частот
-ого
каскада,
и
число блокировочных и разделительных
конденсаторов соответственно,
число каскадов.
При
расчетах для
каскадов, работающих в режиме большого
выходного сигнала,
необходимо использовать
выражения
п. 6.2.1.3.
для
каскадов, работающих в режиме малого
сигнала,
выражения
п. 6.2.1.1.
Расчет
нормированной ФЧХ
для
усилителей аналоговых сигналов сводится
к перемножению АЧХ каскадов (подразделы
5.2, 6.2, 11.3).
,
где
фазовый сдвиг в области нижних частот
за счет
-ого
блокировочного конденсатора (9.4),
фазовый
сдвиг в области нижних частот за счет
-ого
разделительного конденсатора,
фазовый
сдвиг в области верхних частот за счет
-ого
каскада.
Расчет
переходной характеристики многокаскадного
усилителя ведется с помощью обратного
преобразования Лапласа изображения
нормированной переходной характеристики
,
где
нормированный коэффициент передачи
усилителя
.
Расчеты АЧХ и ФЧХ рекомендуется вести раздельно для областей нижних и верхних частот.
При
расчетах для
каскадов, работающих в режиме большого
выходного сигнала,
для
области малых времен необходимо
использовать выражения
(
)
п. 6.2.1.3.
для
каскадов, работающих в режиме малого
сигнала,
выражения
(
)
п. 6.2.1.1.
Расчеты переходных характеристик тоже рекомендуется вести раздельно для областей малых и больших времен.
Результаты расчетов представляются в виде, определенном стандартом вуза [16]. Обязательно после расчетных соотношений (перед результатами расчетов или моделирования) указываются все постоянные, параметры, характеризующие устройство и используемые в расчетных соотношениях. Это должно неукоснительно выполняться и в случае получения итоговых характеристик в результате моделирования устройства на ЭВМ.