Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 60
Текст из файла (страница 60)
192 Коэффициент усиления откладывается по вертикальной осн либо в абсолютных, либо в относительных цифрах (по Тожп лдзтпгяплпя '«ш ~П ив Зча т дйбС:ъ Рис. 9.2. Пример частотной характеристики усилителя низкой часготы отношению, например, к коэффициенту усиления на частоте 400 Гц). Характеристика, показанная ва рис. 9.2, имеет снихсения («западання») на нижних и верхних частотах по сравнению со средними.,Возможны и подъемы усиленна в некотором участке частот. Причинами неравномерности являются реактивные сопротивления, неизбежно имеющиеся в лампах (междуэлектродные емкости), в транзисторах (емкости р — а переходов) или включаемые во внешние цепи, Одинаковое усиление во всей заданной полосе частот обеспечить невозможно, но это и не требуется, так как снижение усиления на 30»в (до 0,7Кпь т.
е. на 3 дБ), практически не отражается на художественности звучания (в профессиональной связи — на разборчивости речи), Полосу частот, внутре которой усиление напряжения уменьшается по сравнению с максимумом не более чем в 0,7 раза, называют полосой пропускания усилителя. Обычно в современных приемниках регуляторы тембра позволяют уменьшать полосу пропускания как со стороны нижних, так и со стороны верхних частот, чтобы ослаблять возможные помехи. Подавление верхних частот делает тембр неестественно глухим, а подавление нижних частот — неестественно свистящим. С увеличением числа каскадом повышается чувствительность усилителя, т. е.
его способность воспроизводить слабые сигналы. Но одновременно увеличнвается и неравномерность частотной характеристики. Еслщ например, на нижней частоте характеристика снижается до 0,7 по сравнению иг а/ Ряс. 93 Нелинейные искажения: и — проясхож асино искажений: 6 — - анализ искажс~ ного колебания 7 — 131 193 со средним уровнем в одном каскаде, то три таких каокада дадут снижение обшей характеристики до 0,7'=0,34 от среднего уровня. Иначе говоря, требования к каждому каскаду строже, чем к усилителю в целом. Сущность частотных искажений заключается в том, что в составе выходного сигнала соотношение между амплитудами колебаний разных частот получается иным, нежели в составе входного сигнала.
Но при усилении может измениться также соотношение фаз отдельных колебаний в составе сигнала, так как фазовые сдвиги зависит от частоты. Такого рода искаже. ния называются фазочастотиыми или просто ф а з о в ы м и. Для качества звукового воспроизведения сигнала эти искажения не играют роли, так как слух человека не обнаруживает изменений в фазовых соотношениях отдельных звуковых колебаний. Зато при телевизионном приеме фазовые искажения приводят к порче изображения, и с ними приходится считаться.
И частотные, и фазовые искажения можно считать линейнымн, так как причиной их являются емкости и индуктивиости каскада, т. е. элементы, ие нарушающие пропорциональности между напряжением и током. Исходные напряжения подбираем так, чтобы лампа или транзистор работали на линейных участках характеристик. Но при увеличении амплитуды сигнала вероя. тен выход за пределы прямолинейного участка характеристики.
В этом случае форма сигнала искажается, как показано, например, на рис. 9.3,а. Такого рода иокажения называются н е л ив е й н ы и и. Причиной нелинейных искажений во входной цепи каскада может быть также сеточный или базовый ток, импульсы которого проходят, как мы помним из рис. 8.17, лишь во время воздействия положительного на. пряжения на сетку. Периодическое, но несинусоидаль. яое колебание, примером которого слу. жит анодный ток на рис. 9.3,а, может быть разложено на ряд синусоидальных колебаний с частотами, кратными основной.
Эти составляющие колебания, как известно, называются гармониками несинусоидального процесса. На рис. 9.3,б верхняя мривая — несинусоидальное периодическое колебание, нижние кривые — первая и вторая гармоники этого колебания. Если произвести сложение ординат обеих гармоник (с учетом их знаков), то получим верхний график. Искаженная форма анод- ного тока на рис. 9.3,а имеет в своем составе большое число гармоник (теоретически бесконечное число), а также постоянную составляющую (т. е.
гармонику «нулевой частоты»). Итак, математически н е л и н е йные искажения можно рассматривать как образование высших г а р м о н и к, не свойственных первич. ному сигналу. Практически же эти искажения приводят к снижению художественности музыки или разборчивости речи. Поэтому требование работы на прямолинейном участке динамической характеристики является одним из требований к режиму усилительного каскада.
Выполнить это требование в оконечном каскаде сложнее, чем в предварительных, так как иа входе оконечного каскада амплитуды больше, чем в предыдущих. Чтобы появление высших гармоник не обнаруживалась на слух, амплитуда наиболее выраженной из них должна быть менее 5«гэ амплитуды основной гармоники; это отношение и служит коэффициентом (мерой) нелинейных искаж е н и й.
Криволинейностью характеристик активных усилительных приборов ограничивается также динамический диапазон звука, воспроизводи. мого после усиления, т. е. превосходство амплитуды самого громкого звука аад амплитудой самого тихого. Иногда и в этом отношении ставятся требования к усилительному каскаду, ранее других угрожающему «перегрузкой», т. е. выходом рабочей точки за пределы линейного участка характеристики.
Рабочей точкой мы называем точку иа характеристике, соответствующую мгновенному значению входного напряжения, т. е. перемещающуюся по рабочему участку характеристики с из. менеииями входного напряжения. При нулевом напряжении сигнала рабочая точка находится в «исходном» положении (точка покоя). Наличие нелинейных участков и своеобразное расположение характеристик разных усилительных приборов вынуждает прибегать к графическому способу определения точки покоя (см. рис.
8.4!). При воздействии сильных сигналов соотношения между напря. жениями и токами в приборе также носят нелинейный характер (отсутствует пропорциональность), поэтому и для определения переменных составляющих напряжений и токов, а значит, и дли нахождения усиления приходится при. бегать к помощи графиков. Если же действуют слабые сигналы (не свыше долей вольта), то участки характеристик, по которым перемешается рабочая точка, можно считать прямолинейными. Тогда соотношение переменных токов и напряжений будет выражаться постоянными величинами (например, проводи.
мостями), которые следует называть п а р а м е т р а м и усилительного прибора для слабых сигналов. Мы уже имели дело в гл. 8 с параметрами лампы и с некоторыми параметрами транзистора, которые оп. Й еделялись из семейств характеристик, о удобнее, оказывается, предложить такие параметры, которые можно было бы измерять непосредственно (так ска- 194 зать, извне) с помощью обычных измерителей проводимости на переменном токе Подобные «вторичные» параметры могут быть найдены и для лампы, и для транзистора, т.
е. они носят общий характер. Это — так называемые параметры активного четырехх по лю си и к а. На рис. 9.1 усилитель был представлен в виде прямо. угольника, имеющего два зажима (по. люса) иа входе и два на выходе. Имен. но такое изображение усилителя и на.
зывается четырехполюсником; а с учетом того, что в усилителе содержатся активвые элементы (генераторы переменного тока в виде ламп или транзисторов), такой четырехполюсиик называют активным Можно принять единую систему параметров для любого активного четырехполюсника, а затем на. ходить в справочнике их значения для каждого отдельного прибора и пользоваться ими для аналитического расче.
та усилительного действия. Примем проводимости в качестве общих параметров. Изобразим усилительный прибор (лампу или травзистор) в виде четырехполюсннка (рис. 9.4). Амплитуды его входного тока 1 Рис. 94. Представление лампы или транзистора активным четырехполюсником и выходного 1 з токов зависят от напряжений — входного У, и выходио.
го 0 з. Физически понятно, что напряжение сигнала является причиной поизлеиия переменных токов на входе и выходе. Но и в лампе, и в транзисторе имеется цепь обратной связи (ОС) — в виде емкости анод — сетка (см. рис. 8.18) или проводимости коллектор — ба. за. Через эту цепь выходное напряжение способно влиять иа входной ток. Влияние обоих напряжений иа входной ток запишем в виде 1, = у„и„, + у„и,.
(9.8) Здесь проводимость ум=Ай/йи, полностью определяет входной ток в случае, когда У,»»=0, т. е. при короткозамкну. тых (для переменного тока) выходных зажимах. Назовем у~~ в х о д н о й п р аз о д и м о с т ь ю прибора при коротко- замкнутом выходе. Кстати, на рис. 9.1 короткое замыкание будет при )7»=0. Легко сообразить, что для лампы, работающей с отрицательным смешевием, уп=!«о(СЭ»+С««). Для транзистора уп =ум+/ыСИ, причем на низких частотах преобладает активная проводимость дп.
В схеме с общим эмиттерам примерно можно назвать для )7и = = 1)дп значение 1000 Ом. Проводимость у~э=О!иаир полностью определяет входной ток при (т 1=0, т. е. при короткозамкнутом входе. Ток будет проникать на вход, если приложить к выходным зажимам напряжение (!»з, Назовем ум проводимостью обратной связи прибора при короткозамкнутом входе. Очевидно, для лампы ум=(юС« «вЂ” чисто емкостная проводимость. Для транзистора обратная связь в кристалле имеет и активную, и емкостную составляющие: ум=упЧ-)ыСм, но обычно ум величина незначительнаи в сравнении с ун, и на низких частотах можно считать у,з«0, а на высоких учитывать лишь емкостную проводимость обратной связи: уп=!«оСд, где См— доли или единицы пикофарад (а луч.
ших высокочастотных транзисторах при схеме с ОЭ). Обращаясь к выходному переменному току, выразим его зависимость от обоих напряжений в виде 1„, = у„и„, + у„и,„,. (9.9] Здесь проводимость ум полностью определяет выходной ток при (! з О, т. е. при короткозамкнутых по переменному таку выходных зажимах. Для лампы, как мы помним, проходная про. В ад и м ость уз~«б(з!Ои! При карат козамкнутом выходе называется крутизной (ум=5). Этот параметр, выражает силительные свойства лампы см. (8.20)). Для транзистора с общим эииттером ум тозке является у с и л нтельным параметром, что можно показать следующим образом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
