Главная Движение носителей электрических зарядов



Вершина

-»-

"max

uijcm ощст

Скос

вершины

и оцениваются по переходным характеристикам, представляющим собой зависимость мгновенного значен51я выходного напряжения «вых (или тока /bJ сигнала от времени t при подаче на вход усилителя мгновенного скачка напряжения или тока. На рис. 18.4, а показан им-

vh,A тиненое пульс, поступающий на вход усилителя.


Переходная характеристика представлена на рис. 18.4, б. Переходные искажения подразделяют на искажения фронтов и искажения вершин ШШульса. Для удобства их принято рассматривать для разных частотных областей: по переходной характеристике в области малых времен (верхних частот) судят об искажениях фронта (рис. 18.4, в), по переходной характеристике в области больших времен (нижних частот) судят об искажениях вершин (рис. 18.4, г).

Искажения фронта характеризуются временем установления tycr и выбросом фронта импульса 5ф. Время установления - это отрезок времени, в течение которого напряжение выходного импульсного сигнала возрастает от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения UyT-

- 0,9 ~ fi

Рис. 18.4

Выброс фронта максимальным

выходного сигнала к установившемуся значению С/.

0,1-

(18.9)

5ф характеризуется отношением разности между и установившимся Uy„ значениями напряжения

уст-

8ф =

и wax и уст

(18.10)

Искажения плоской вфшины импульса характеризуют отношением разности между установтшимся в момент времени to значением напряжения выходного сигнала С/уст и значением напряжения в момент t), достигаемым через время Т= t, - fo, к установившемуся значению выходного напряжения:

5я =

уст - Utt

(18.11)

уст уст

Допустимые переходные искажения зависят от назначения усилителя и указываются в технических требованиях на него.

Амплитудно-частотная, фазовая и переходная характеристики линейных электрических цепей однозначно связаны между собой (одна из характеристик определяет две другие), поэтому с помощью графических



методов тто экспериментально полученным, например, амплитудно-частотной и фазовой характеристикам можно построить переходную характеристику.

Собственные шумы (помехи) уаиителя. Это сигналы на выходе усилителя, существующие и при отсутствии усиливаемых сигналов на его входе. Напряжение собственных шумов усилителя ограничивает его чувствительность, из-за наличия шумов нельзя усиливать сколь угодно малые сигналы.

Собственные шумы возникают в основном за счет теплового, беспорядочного движения электронов в элементах схемы и хаотического теплового движения носителей заряда в области базы биполярных транзисторов. Собственные шумы оценивают по коэффициенту шума, равному отношению мощности шума на выходе усилителя Рщвых к мощности шума на его входе Рщих» умноженному на коэффициент усиления по мощности Кр:

FKp. (18.12)

Динамический диапазон усилителя характеризует диапазон напряжений сигнала, которые данный усилитель может усилить без внесения помех и искажений сверх нормы и равен отношению максимального напряжения входного сигнала Uj, к его минимальному напряжению

вх min •

Dye = fs:. (18.13)

Обычно Dye выражают в децибелах, тогда

Динамический диапазон усилителя определяют по амплитудной характеристике усилителя - зависимости установившегося значения выходного напряжения С/вьк сигнала от входного [/х (рис. 18.5). В идеальном случае эта характеристика должна быть прямолинейной, угол ее наклона к оси абсцисс равен arctg Ку на данной частоте. При малых и больших значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной; в первом случае выходное напряжение усилителя определяется напряжением собственных шумов в выходной цепи С/щ, во втором - амплитудная характеристика искажается потому, что коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за нели- а,, нейных искажений, вносимых у«;илительны-ми элементами усилителя. Из рис. 18.5 следует, что усилитель целесообразно использовать в интервале от C/xmin ДО t/вхтах-

Обычно для обеспечения передачи звуко-вых колебаний достаточно, чтобы дина- f, JJ

мический диапазон был равен 60 дБ. """"

Нелинейные искажения. Это искажения Рис. 18.5



формы усиливаемого сигнала на выходе вследствие нелинейности вольт-амперных характеристик отдельных элементов схемы усилителя (усилительных элементов, катушек индуктивности с ферромагнитными сердечниками, трансформаторов и т. д.). Причиной появления значительных нелинейных искажений могут быть и неправильный выбор начального положения рабочей точки транзистора, чрезмерно большая амплитуда входного сигнала, неправильно рассчитанная индуктивность. Нелинейные искажения при подаче на вход усилителя чисто синусоидального сигнала вызывают появление на его выходе высших гармонических составляющих, которые искажают форму входного сигнала.

Оцениваются нелинейные искажения по коэффициенту гармоник (в процентах):

il Ui

где II, I2, I3, In, и i, и 2, U3, U„ - соответственно действующие (амплитудные) значения первой, второй, третьей, ..., п-й гармоник выходного тока и напряжения. Допустимое значение коэффициента гармоник зависит от назначения усилителя. Для усиления речи и музыки среднего качества коэффициент гармоник ~2%.

§ 18.3. Обратная связь в ус!шителях

Обратной связью (ОС) называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную.

На рис. 18.6 показана структурная схема усилителя с обратной связью. Цепь обратной связи характеризуется коэффициентом передачи, или коэффициентом обратной связи Р, показьшающим, какая часть выходного сигнала передается на вход усилителя. Обычно р < 1.

Обратная связь может быть внутренней (она проявляется в усилителе из-за физических свойств усилительных элементов), паразитной (из-за образования паразитных емкостных и индуктивных связей между выходной и входной цепями) и искусственной (ее создают специально). Внутренняя и паразитная ОС являются нежелательными, и их пытаются устранить. Иск}сственную ОС применяют с целью уменьшения нелинейных искажений и стабилизащш положения начальной рабочей точки (точки покоя). Для этого с помощью обратной связи на вход подают

напряжение точно в противофазе с э. д. с. Выход источника сигнала. Такую ОС называют от--о рицателыюй. Если напряжение обратной связи подать точно совпадающим по фазе с э. д. с. источника сигнала, то сигнал на входе увеличится. Такую ОС называют положительной. Ее используют, например, в автогенераторах для поддержания автоколебаний. В зависи-Рис. 18.6 мости от того, каким образом цепь ОС при-

В/од

Усилитель (К)

Обратная



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [120] 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0115