Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 5
Текст из файла (страница 5)
2.18) 6„=2018К„/К; 6,=2018К,/К, (2.47) где К вЂ” коэффициент УсилениЯ на сРедней частоте /о, Равной 1 крц для УЗЧ и 0 для УПТ, а для других типов усилителей под 1о обычно понимается /о= ) 7и/а. Нормированное усиление может выражать свойство как усилителя, так и отдельных его каскадов, ~ (/) О! (1) + ста(1) + тха (1) ... Уровень частотных искажений зависит от параметров эквивалентной схемы усилителя (в простейшем случае каскада). Йг/ р Рис. 2.!З. Нормированная амплитудно-частот- ная характеристики Для определения степени частотных искажений каскада (рис.
2.16,а) в области нижних частот достаточно располагать частотой /„и†, равной частоте полюса, в нижней частотой /=/и, входяшей в выражение (2.39), где ,— = 1/2яС, (/7, + Я ) = 1/2пт,. (2.48) Рассматривая подобным образом поведение каскада в области *.верхних частот, следует обратиться к схемам на рнс. 2.16,в и 2.6,а, у которых АЧХ и ФЧХ определяются через частоту полюса :или постоянную времени: /ра-— — 1/2пта=/, уев (2.49) та =- Са )хт )хМ(/хт+ гхх), (2.50) которые должны заменить /р~ и т, в выражениях (2,8), (2.!0)— (2,14), а в качестве рабочей формулы для б, используется (2.18) при замене / на /..
Частотные искажения вызывают изменения формы кривой сигнала. В случае усиления сигналов звуковой частоты они ощущаются как некоторое изменение тембра, если значения й„тт О, не выходят за пределы и-6 дБ для всего тракта передачи. К самим УЗЧ предъявляются более жесткие требования, особенно если они высшего класса, для которых уровень частотных искажений не должен превышать и- (0,1 ...
1) дБ. При усилении сига|алов изображения более слабое воспроизведение верхних частот сопровождается ухудшением четкости изображения. В измерительном усилителе, например, входящем в состав чувствительного вольтметра, неравномерное усиление в полосе пропускания пттиводит к 24 появлению частотных ошибок. Допуск на искажения здесь определяется, исходя нз требоваьшй, предъявляемых к точности прибора. Усилители многоканальных систем, соединяемые с помощью отрезков яоаксиального кабеея, располагаются вдоль липин связи через несколько километров друг от друга. Затухание кабеля возрастает с повышением частоты, что и определяет вид идеальной АЧХ для таких условий работы (рис. 2,!9). У систем с болыпим числом каналов реальная АЧХ не должна отличаться от идеальной на десятые доли децибела. Рис.
2.!р Илеальная амплитудно-частотная харантернстина усилигеля яногоьвнальвон связи Е Гпез! 2.6.2. ФАЗОВЫЕ ИСКАЖЕНИЯ Фазовые искажения появляются при несовпадении реальной и идеальной ФЧХ в полосе пропускания частот. В большинстве случаев идеальная ФЧХ представляет собой прямую проходящую через начало координат гр()) =а!. Это объясняется тем, что при гр()) =а) составляющие спектра частот сигнала одинаково смещаются во времеви. Действительно, если одна из составляющих входного сигнала изменяется по закону и,=(l, з!пай то ее выходное значение иа = Ко)т з(п (оу !+2Р) =- ()2 з!и (2И г 1+ а !), т. е. ие=(га з!И2И!'(!+а!2гс). Последнее равенство показывает, что все составляющие независимо от нх частоты смещаются во времени на одно и то же значение !ал= — а/2п, называемое групповым временем задержки, при атом взаимное расположение синусоид различных частот, а следовательно, и форма кривой не подвергается изменению.
Так как напряжение на выходе не может появиться раньше, чем на входе, то при грс а) всегда а -О. При непропорциональном изменении Чу и ! составляющие спектра сигнала смещаются во времени неодинаково, что приводит к изменению формы кривой, как показано на рис. !.б.
Степень фазовых искажений оценивается Разностью между максимальным и минимальным значениями производной с(грЩ в определенном диапазоне частот. Фазовые искажения не влияют и в случае использования усилителя в цепи вольтметра, реагирующего на среднее и среднеквадРатические значения измеряемого напряжения, но снижают точность измерения, если показания выходного прибора пропорциональны пиковым значениям напряжения на его зажимах.
25 Линейные искажения импульсных и других сигналов отсутствуют при соблюдении двух условий: К=сонэ( и я~=а( при а= =СОПЗ1 В ПНТЕРВаЛС ЧИСТОТ ОТ )ппп ДО (тах ()хп|п И )ххах — ГраНИЧ ные частоты спектра сигнала). В большинстве случаев (например, при прямоугольной форме импульсов), теоретически 1,„=со, а удовлетворить условиям идеальности характеристик удается до некоторой конечной частоты. Это означает, что при усилении импульсных сигналов полностью избавиться от линейных искажений не удается.
Специфические фазовые искажения в системе цветного телевидения возникают, если фазовый сдвиг на поднесущей частоте сигнала цветностн зависит от размаха сигнала. Такого рода искажения получили название дифференциально-фазовых; нормой для них является 1', изменения фазового сдвига на частоте 4,43 МГц при изменении размаха сигнала строчной частоты 15, 625 кГц от нуля до максимума.
2.6.3. ПЕРЕХОДНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ При усилении импульсных сигналов критерием линейных искажений является характер изменения их формы, который очень сложно и не всегда известно как зависит от степени частотных и фазовых искажений в полосе пропускания. В то же время вполне определенная связь, выражаемая интегралом Дюамеля [11, существует между изменением формы кривой сигнала, проходящего через линейную систему, и ее ПХ. Поэтому для количественной оценки изменения формы кривой снгнала, обусловленного присутствием реактивных элементов, удобнее использовать переходную характеристику. При отсутствии реактивных элементов выходное напряжение изменилось бы так же, как и входное (не считая умножения на К), т. е, в идеальном случае выходное напряжение следовало бы закону единичной функции (рис. 2.15).
Поэтому количественная оценка переходных искажений основывается на сравнении реальной ПХ с идеальной, описываемой уравнением й(1) =К 1(1). Степень переходных искажений, как было предложено О. Б. Лурье 121, определяется, во-первых, временем установления 1„в течение которого нормированная переходная функция (рис. 2.15) Ь (М) = Ь Я/К = их Я(К (/А (2.51) изменяется от 0,1 до 0,9 своего установившегося (в области малых времен) значения (рис. 2.20,а), во-вторых, относительным значением наибольшего выброса б, возникающего в случае колебательного характера установления, и, в-третьих, неравномерностью вершины прямоугольного импульса Л, образуемой за определенный промежуток времени 1„(рис.
2.20, б), Время установления и выброс характеризуют искажение фронта (в идеальном случае (,=О, 5=0). 26 Так как обычно /н >)!т, то для изображения фронта и плоской часть ПХ приходится использовать два отдельных графика с масштабами времени, отличающимися на несколько порядков. Время установления цепи на рис. 2,16,в несложно найти путем известного перехода от изображения выходного напряжения (/а(, ) =К(Р)(/х(Р) (2.52) й)т) ) лба ае д ти Ю) а) Рис. 2.20, Нормированные переходные характернстнкн кля малых !а) н больших (б) времен (/,(Р) = К(/,/Р(1+ Р'т,). (2.55) Воспользовавшись таблицей «Оригиналы и изображения по Лапласу» [3!, определим выходное напряжение и нормированную переходную функцию иа (!) = КУд (1 — е — ')'*); Ь (/) = ив (/)/КУх = 1 — е — ')'* (2.57) (рис. 2.2!).
Придавая )!(/) численные значей/г) ння 0,1 и 0,9, узнаем, что //та равно 0,1053 и йу 2,306; разность этих значений близка к 2,2, поэтому (2.56) !аж 2,2т. (2.58) Между временем установления и часто- й) той /, . — существует простая связь, которая та =22тх Рис. 2,2).
Нормнрованная переходная характеристика реансторного каскада в области малых времен 27 к его оригиналу иа(!) при и,(/) =(/, 1(/), Выполняя преобразование Лапласа, находим Уд(Р) = )пх(г) е в))2/= ) У е л'г//=(/т/Р. (253) о о Для передаточной функции было найдено выражение (2.8); в нем, учитывая (2.49), заменим т~ на та.' К(Р) =К/(1+Р .) (2.54) где, как видно из рис.
2.!6, в, К=/хд/()х1+/хх). Объединяя (2.52)— (2.54), находим легко устанавливается путем перемножения левых и правых частей равенств (2,49) и (2.58) ~,,— 12=2,22212пта, т. е. (2.59) иг -и, а Ю) )г"12 ( 12 ( 12 ( (2.60) Последнее выражение относится к случаю, когда переходный процесс у отдельных звеньев носит апериодический характер; при колебательном характере переходного процесса (рис. 2.20, а) время 1„несколько меньше, чем вычисленное по формуле (2.60), Если установление происходит с выбросами, то возникает окантовка изображения («пластнка») — светло- и темносерые полосы на границе раздела белого и черно~о полей.
Практически установлено, что при выбросе результирующей ПХ телевизионного тракта, не превышаюшем 5г)з, искажения такого рода допустимы, 28 Несмотря на то, что равенство (2.59) относится к )сС-цепи на рис. 2.(б,в, оно с достаточной степенью точности (не хуже 3 ... 5 $ ) может быть распространено на другие виды каскадов и усилителей, т, е, его можно рассматрввать как универсальное соотношение. Рассмотрим характер искажения прямоугольного импульса малой длительности. Представляя входной импульс как алгебраиче. скую сумму двух ступенчатых напряжений, вступающих в действве в моменты (=0 и 1=1, (1 и 2 на рис. 2.22), и сум) пируя реакции на них усиузггаулаг) лнтеля, находим форму выимпульс ходного импульса (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
