1.4 Аналіз електронних пристроїв за постійним струмом,

в частотній та часовій областях

Зробимо наступний важливий крок для розуміння процесів керування потоками електронів. Для забезпечення необхідних (запрограмованих) шляхів для потоків електронів, за яких досягаються бажані процеси обробки ЕІС, при проектуванні вибираються компоненти з відповідними ВАХ та виконують розрахунки: за постійним струмом, в частотній та часовій областях. При розрахунках за постійним струмом визначаються номінали пасивних компонентів, які забезпечують початкові шляхи протікання електронних потоків та висхідні режими активних приладів.

В залежності від призначення ЕС виділяють два підходи щодо аналізу та оцінки їх спроможності забезпечити запланований алгоритм обробки ЕІС з допустимими спотвореннями.

Високоякісні мікрофони, радіоканали передачі та відтворення звукових сигналів в передавачах, радіоприймачах та каналах звукового супроводження телевізорів повинні рівнозначно передавати всі гармонічні складові акустичних сигналів в діапазоні від 30 Гц до 18 кГц. Така апаратура повинна забезпечувати відповідну смугу пропускання, а для цього при проектуванні, дослідженні та налагоджені виконують її аналіз в частотній області. При цьому як тестові використовуються гармонічні (синусоїдальні) сигнали постійної амплітуди, частота яких змінюється в досліджуваному діапазоні. Такі сигнали подаються на вхід пристрою чи системи, а на виході досліджується реакція – коефіцієнт передачі (підсилення/ослаблення). В результаті одержують залежність коефіцієнта передачі електронної апаратури від частоти гармонічних складових ЕІС. Таку залежність називають амплітудно-частотною характеристикою (АЧХ). Вана дозволяє оцінити спроможність схеми чи системи передавати ЕІС з допустимими частотними (лінійними) спотвореннями. В подальшому при аналізі підсилювачів на дискретних компонентах та ІМС постійно будемо користуватись АЧХ, а тому пропоную глибоко опанувати цим поняттям, щоб завжди бути готовим грамотно скористатись цим інструментом. Згадані спотворення називають лінійними тому, що вони викликані наявністю в схемах як передбачених так і паразитних частотозалежних лінійних елементів – конденсаторів та індуктивностей .

В частотній області зазвичай аналізують аналогові (лінійні) пристрої.

В імпульсних та цифрових системах одним із важливих параметрів є швидкодія. Для визначення цього параметра використовують спеціальні тестові (східчасті) сигнали, які подаються на вхід електронного пристрою. Порівнюючи реакцію на виході схеми із тестовим сигналом, визначають параметри та характеристики схеми та її спроможність реагувати в часі на ЕІС та передавати імпульси необхідної тривалості з допустимими спотвореннями. Так роблять не лише при теоретичних розрахунках, але і під час настроювання апаратури.

Для оцінки швидкодії як тестові використовують сигнали, що описуються східчастою функцією, або прямокутні імпульси. При цьому реакція схеми являє собою характеристику, яка дозволяє визначити тривалість переходу схеми з одного стану в інший і дає можливість оцінити швидкодію. Таким чином імпульсні та цифрові схеми досліджують у часовій області, що дозволяє оцінити спотворення імпульсів. Реакція схеми на східчастий сигнал, тобто зміна в часі вихідного сигналу являється перехідною характеристикою. Такі характеристики використовують як ефективний інструмент для аналізу швидкодії імпульсних та цифрових схем, а також оцінки спроможності широкосмугових підсилювачів передавати (підсилювати) імпульси з допустимими спотвореннями.

Важливо усвідомити однозначний зв`язок АЧХ та перехідної характеристики: чим ширша смуга частот електронної апаратури, тим вища швидкодія (менша тривалість перехідних процесів) і менші спотворення імпульсних сигналів.