2013-12-29
696
Фазовые искажения
Частотные искажения
В общем случае искажения – это изменение формы сигнала в процессе усиления. Когда на вход усилителя подается сигнал сложной формы то можно предполагать, что он состоит из суммы синусоидальных сигналов различных частот. Если сигналы различных частот в процессе усиления будут усилены в одинаковой мере, то на выходе получим сигнал такой же формы. Однако наличие в схеме реактивных элементов приводит к тому, что гармоники различных частот усиливаются неодинаково и получаем на выходе сигнал отличный по форме от входного. Искажения такого рода наз. частотными. При их отсутствии частотная характеристика располагалась бы горизонтально, а так она имеет вид, показанный на рисунке 2.1. Степень отклонения К от К0 на данной частоте определяет количественно частотные искажения. Коэффициент искажения определяется формулой
низкие частоты
высокие частоты
При отсутствии искажений получаем М=1.
Фазовыми искажениями наз. изменение формы выходного сигнала из-за непропорционального сдвига по фазе гармоник различных частот. Эти искажения также связаны с частотой т.к. вызываются наличием реактивных элементов в схеме усилителя. Если взять сложный входной сигнал, состоящий из бесконечного ряда гармонических составляющих, то токи и напряжения на реактивных элементах, будут зависеть от частоты. Таким образом, и коэффициент усиления будет зависеть от частоты и на выходе при усилении входного сигнала, амплитуду каждой из составляющих будет усиливаться не одинаково, а это значит, что и форма выходного сигнала будет не соответствующей входной.
|
|
|
Таким образом, фазовые искажения определяются теми же факторами, что и частотные искажения, что приводит к искажению формы выходного сигнала. Рассмотрим пример.
Рис.2.2.
Однако необходимо отметить, что не всегда фазовый сдвиг приводит к фазовым искажениям. Если фазовый сдвиг создаваемый усилителем пропорционален частотам гармоническим составляющих, т.е. ψн=ωнτ, то искажений не будет,
есть просто запаздывание на время τ. Фазовая характеристика φ=ƒ(ω).
φ
ω
без искажений
с искажениями
Рис.2.3.
При оценке фазовых искажений имеет значение не абсолютные значения фазовых сдвигов, а отклонение Δφ.
Что такое усилитель?
Принцип построения усилителя можно сформулировать (рис. 2.4.)
Принцип усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения (Ек) в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления УЭ по закону, определяемому входным сигналом.
|
|
|
Теперь перейдем непосредственно к рассмотрению принципа работы усилителя по схеме с ОЭ.
Рис.2.4. Рис.2.5
Анализ передаточной характеристики показывает, что при увеличении
Uбэ – растет Iб, а значит Iк= βIб +(β+1)Iкбо. В результате растет падение напряжения на R т.е. Uкэ снижается, т.е. Uкэ =E-Iк R.
Это будет иметь место до Uкэ=Uкэн, в дальнейшем увеличение Uбэ не будет оказывать влияние. В этот момент ток коллектора будет
Выводом из передаточной характеристики будет то, что при увеличении входного сигнала происходит уменьшение выходного сигнала. Таким образом, такой режим будет наз. инвертирующим. Усилители могут работать в различных классах усиления
- Класс В Uбэ=Uвх, при этом получаем на выходе однополярный сигнал, т.е. часть информации теряется.
Класс А - одновременно со входным сигналом подается постоянное напряжение смещения. Таким образом, Uбэ =Uвх +Uсм и входной сигнал передается полностью, без искажения. В таком усилителе существует так называемый режим покоя. В этом режиме при отсутствии входного сигнала и отключенных источниках питания. Uбэ =Uбэп, Iб =Iбп, Uкэ=Uкэп. При приложении входного сигнала получим Uбэ =Uбэп +Uвх Uкэ =Uкэп + Δ Uкэ, где Δ Uкэ - полезный сигнал.
