2.5.2 Фазо - частотные искажения. (фчи)
φ = φвых – φвх, если φвх = 0 ,то φ = φвых
φ = ω(t)
Xc= 1/ωc , где ωc = 0
ФЧИ:
Δφн = φ на fн
Δφв на fв
2.5.3. Годограф вектора Кн.
Переходные характеристики.
Uвх(t) =>
ОНЧ ОБВ
ОВЧ ОМВ
2.5.4. Переходные искажения.
Uвых(t) =>h(t)<= 1(t)
t1=0,1 Uy, t2= 0,9 Uy
ОБВ –область больших времен
2.5.5. Нелинейные искажения.
Uвых(t)= I + Im1·cos ωt + Im2·cos 2ωt + Im3·cos 3ωt +.....+ Imncos n·ωt
1. Нелинейные искажения- появление в выходном токе высших гармоник частоты сигнала.
Линейные искажения не зависят от амплитуд сигнала, а зависят от частоты, а нелинейные от амплитуды. Частотные искажения- неравномерность АЧХ и ФЧХ в диапазоне частот.
2. Линейные искажения не изменяют спектральный состав сигнала.
3. Линейные искажения вызываются реактивными элементами схемы. И не зависят от амплитуды сигнала.
4. Нелинейные искажения изменяют спектральный состав сигнала. Появляются высшие гармоники.
5. Нелинейные искажения вызываются нелинейными электрическими приборами и другими пассивными нелинейными элементами. И зависят от амплитуды сигнала.
6. (Следствие). Нелинейный элемент при малых амплитудах сигнала может быть линейным.
2.6. Собственные помехи.
Собственные помехи- это появление на выходе напряжения при сигнале на входе равным нулю.Uвых ≠ 0 приUвх.сигн.= 0
Виды собственных помех:
ФОИ – появление на выходе напряжения или тока. fф= n∙fсети ,
Меры борьбы – фильтрация.
Наводки – это паразитные, электромагнитные, электрические, магнитные и другие связи. С источниками помех – источники сильных излучений. Меры борьбы – экранирование.
Микрофонный эффект- приобретение механических колебаний элементов устройства в электрические. Мера борьбы – демпфирование.
Дрейф нуля (усилители постоянного тока). Меры борьбы – балансная схема. Принципиально устранимы.
Тепловые шумы (на концах возникает шумовая ЭДС)
Шумы усилительных элементов.
- тепловые шумы резистивных компонентов
- дробовые шумы
- шумы тока распределения, вызванные неравномерностью потока носителей.
- мерцательные.
5,6- принципиально не устранимы, их можно только существенно уменьшить.
Коэффициент шума.
Идеальный усилитель: Pш.вых =Pш.вх∙ К1
Rн =>Pш.вх=Pш засчетRи
В идеальном усилителе : Pш.вых =Pш.вх∙ К1
В реальном усилителе: Pш.вых =Pш.вх∙ Кр +Pш.собств.
Коэффициент шума– это мера собственных шумов. Зависит от Кр( коэф-т усиления по мощности):
Fш не может быть < 1.,Fш ≥ 1
При независимом источнике помех :
2.7. Амплитудная характеристика (не путать с ачх)
Динамический диапазон усилителя
Он определяет диапазон изменения входных сигналов при заданном уровне нелинейных искажений.
Способы расширения динамического диапазона.
Повышение линейности усил. элементов сверху => Uвх
Снизу- уменьшение уровня собственных помех.
2.8. Стабильность показателей (не путать с устойчивостью).
Стабильность- способность усилителя поддержать свои показатели в заданных пределах при воздействиях дестабилизированных факторов.
Дестабилизирующие факторы:
- изменение температуры
- разброс параметров усилительных элементов и радиокомпонентов.
R,C=5% 10% 20%
h21э бт= 50......500
- изменение напряжений Eпит.
- замена и старение элементов
Коэффициент нестабильности:
В основном за счет ООС можно уменьшить q.
2.9. Многокаскадный усилитель цепи связи.
КПУ- каскад предварительного усиления.
Кдб = К1дб + К2дб + Кn дБ
М= Kср /Kf=> М общ.= М1М2………Мn+2
Нелинейные искажения, как правило, вносятся оконеченным каскадом и не суммируются.
Типы связи.
3. Классификация усилителей.
3.1. По характеру сигнала.
Импульсные
Гармонические
Uc(t)= UmcCOSωt
Различаются методом анализа.
3.2. По характеру спектра сигнала.
УПТ- усилитель постоянного тока. Усилитель переменного тока
3.3. По назначению.
УЗЧ УВЧ УУнЧ
fн=20 Гц
fн = 0,1 Гцfн=20….50 Гц
fв= 20 кГцfв= 20 МГц
УЗЧ- усилитель звуковых частот
УУнЧ - ультранизкие
3.4. По характеру и форме АЧХ.
АЧХ апериодического устройства АЧХ резонансная f0 = fрез
ШПУ Узкополосный усилитель (УПУ)
П0,7 << f0
Δ f пол / f0 = Q- добротность.
3.5. По технологии использования.
На дискретных элементах По интегрирующей технологии
ИМС СБИС(ЧИП)
4. Собственная обратная связь.
Обратная связь– это передачи сигнала с выхода на вход.
4.1. Основные определения.
4.2. Виды обратной связи.
4.2.1. По знаку.
ООС – такая обратная связь, при которой петлевое усиление действительно и отрицательно.
При этом сигнал на выходе цепи ОС в противофазе с входным сигналом ( подаваемый на СВЧ сигнал).
В точке 1 входной сигнал и выходной сигнал цепи ООС вычитаются.
ПОС:
петлевое усиление действительно и положительно. При этом выходной сигнал цепи ОС симфазен с входным сигналом. Эти напряжения в точке 1 складываются.
4.2.2 По характеру β .
| β |= φ(f) - частотно- зависимая обратная связь.
| β |= φ(f) - частотно независимая обратная связь.
4.2.3 Место включения обратной связи усилителя.
местная (внутрикаскадная) ОС.
Межкаскадная (т.е. охватывает весь каскад, охватывает более одного каскада).
Внутренняя ОС- определяется физическими свойствами у элементов.
Паразитная ОС – вызывается нежелательными связями между выходными и входными
цепями усилителя.
4.2.4. Способ снятия обратной связи с выхода усилителя.
По напряжению:
Uвх ос ~ Uн К.З. :Rн → 0 =>Uвх ос → 0
По току:
4.2.5. Способ введения ОС на вход усилителя.
4.2.6. Влияние ОС на коэффициент усиления.
Для ООС
Для всех других видов ОС выражение для Aсвое.
При ПОС неустойчива схема усилителя
условие самовозбуждения :
баланс фаз и амплитуд:
β∙ Kн =1
φвк = 0
Критерии устойчивости усилителя:
Критерий Найквиста: если годограф
передаточной функции разорванного
кольца не охватывает точку 1,i0 , то при
замкнутой цепи обратной связи система
устойчива, в противном случае система
неустойчива.
f
var
= 0.... ∞
