Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 6
Текст из файла (страница 6)
р 2.22,б), Для того чтобы он г г достиг 90о)в своего максимального предела, время — — установления не должно превышать длительности рис, удд разложение прямоугольного импульса. Отсюда следует, импульса малой длительности на сгупен- что пропусканне коротких яагые сосгавляюшие (а) и суммнровани импульсов обеспечивается выаодныя реаишгй прн достаточно малом зна- чении 1„, т.
е. при большом значении частоты )„ --, В частности, при передаче телевизионных сигналов необходимо получить 1, меньше длительности передачи одного элемента изображения 1,л, равной 80 нс, что отвечает частоте (,— 2=4,5 МГц, практически о ... 6 МГц. При 12~(,л наблюдается размытис резких границ между различными градациями яркости, т. с. снижение четкости изображения. Обшее время установления приблизительно равно квадратичной сумме значений этого показателя у отдельных звеньев тракта передачи, т.
е. Определяя неравномерность вершины импульса (рис. 2.20,б) депп на рис. 2.16, б с помощью (2.33), (2.52) и (2.53), находим изобРажение выхоДного напРЯжениЯ рт,К ь', т,гги, йв (Р) = 1+рта р 1+рт причем у цепи на рис. 2.16,6 т~=С1()т,+)тт). Воспользовавшись таблицей «Орнгиналы и изображения по Лапласу» (3), находим па (!) = КЦ е — От,. Ь (2) = и (1)т)~Ц = е (2.61) ! (рис, 2.23). Так как е-'=1 — х+ха12! — ха/3!+ ... =1 — х, то неравномерность вершины импульса 2иг та. (2.62) При прохождении прямоугольного импульса большой длительности через усилитель (каскад) выходной импульс находится путем ал- игу Рис.
2.23. Нормированная переходная характеристика резнсторного каскада и об- ласти больших времен гебраического сложения реакций на первую и вторую ступенчатые составляющие, вступающие в действие через промежуток времени 2я (рис. 2.24), и, У, Рис. 224. Раалоясение прямоугольного импульса большой длительности на сту- пенчатые составляющие (а) и суммирование иыхонных реакций (б) Неравномерность вершины импульса Л за время 1„равное половине периода составляющей сигнала самой низкой частоты, проявляются, например, в неравномерной по вертикали яркости изображения крупных однородно освещенных объектов, а также в нарушении синхронизации по кадрам.
Допустимые значения неРавномерности вершины импульса обычно лежат в пределах 10 си для усилителя в целом; при значениях такого порядка 29 результирующая неравномерность оказывается достаточно близкой к сумме ее значений для отдельных каскадов А=Лх+Аа +Аа+". (2.53) В заключение отметим, что АЧХ, ФЧХ и ПХ, изображенные на рис. 2.11, 2,!5 и 2.17 — 2.24, относятся к усилителю переменного тока, а на рис. 2.4, 2.5, 2.8 — 2.10, 2.14,а, 2.20,а, 2.21 и 2.22 — к усилителю постоямного тока. 2Л.
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ Нелинейные искажения возникают в усилителе вследствие нелинейности его сквозной динамической характеристики. Предположим, что мы имеем дело с транзисторным каскадом, возбуждаемым от источника гармонической ЭДС е, с весьма малым внутренним сопротивлением )с„, ао много раз меньшим входного сопротивления транзистора )х,„. В этом случае напряжение сигнала база — эмиттер ие,=е, — 14,4е практически можно считать гармоническим, так как )с,!е«е„, и тогда иа,=е„. В этих условиях нелинейные искажения будут зависеть от вида динамической характеристики прямой передачи (1, на рис, 2.25).
Кривая 2 выражает 1х Я- Рис. 22а. Характер нелинейных искансеннй изменение напряжения на базе. По виду кривой 3 можно установить, что изменения коллекторного тока не являются гармоническими колебаниями; помимо основной частоты ток 1к содержит вторую (4), третью и т. д. гармоники. При неравных размахах тока относительно тока покоя 1к очевидно, что существуют четные гармоники, особенно вторая. Прн симметричном характере искажений (рис. 2.25) возникают нечетные гармоники (в частности, третья), которая обычно оказывается преобладающей. Уровень нелинейных искажений усилителей гармонических сигналов оценивается, в первую очередь, по коэффициенту гармоник — отношению среднсювадратической суммы напряжения или тока высших гармоник сигнала, появившихся в результате нели- ЗО нейны ейных искажений, к напряжению или току основной частоты: йе У (У лип+(У а,аг+ ° ° /(Уал (2.
б4) при и расчетах удобнее пользоваться амплитудными значениями тока и тогда не= у ~'аидг+Ра,а~+ ...~)ь„,. (2.65) Рис. 2.2б. Характер нелнкейных кскажений При усилении сигналов звуковой частоты с точки зрения обнаружения на слух нелинейных искажений наибольшую роль играют составляющие комбинационных частот ~~1~-~а~, ~2г,-~~а~, ~2гаи-~,( „,, возникающие при подаче на вход усилителя по крайней мере двух гармонических напряжений с частотами )~ и гв Появление гармоник 2гь 2~а, Згь Згь ... в процессе усиления сказывается па характере звучания значительно меньше. Это объясняется тем, что вообще гармоники (обертоны) являются составной частью звуковых сигналов (речи, музыки и т.
д.). Таким образом, в реальных условиях на вход УЗЧ поступает напряжение, спектр которого содержит Гь 2Гь ЗГь ..., )ь 2Гь ЗГь ... Гармоники, возникающие в результате нелинейных искажений, просто суммируются с начальными и сравнительно мало ухудшают качество передачи. Наоборот, составляющие комбинационных частот (в особенности разностных типа )(,— Г,), (),— 2Га(, (2Г,— Га), ...) появились в процессе усиления, я поэтому они, главным образом, и создают искажение сигнала. Несмотря на то, что восприятие на слух искажений в основном зависит от относительных амплитуд комбинационных частот, за меру нелинейных искажений обычно принимают коэффициент гармоник.
Это объясняется, с одной стороны, тем, что амплитуды комбинационных частот и гармоник пропорциональны. Так, амплитуда разностного тона 1~~ — )а) пропорциональна амплитуде втоРой гармоники, более сложно образованного тона ~)~ — 2га( третьей гармонике. С другой стороны, приборы, предназначенные для из- 31 мерения коэффициента гармоник, например С6-1, значительно проще анализаторов спектра С4-!2, позволяющих измерять его отдельные составляющие. Нелинейные искажения на слух незаметны, если коэффициент гармоник невелик (й,(0,2 ...
0,5$). Нормированные значения коэффициента гармоник усилителей высшего класса составляют сотые доли процента. Для усилителей вещательных трактов 1 класса в области средних частот коэффициент гармоник не должен превышать 2,5$, а на нижних частотах из-за искажений, вносимых магнитной цепью выходного трансформатора, — 4е4. Групповые усилители мно1оканальной связи должны обладать высокой степенью линейности для того, чтобы продукты нелинейности (гармоннки и комбинационные частоты) из одного канала (сравнительно узкого спектра частот, занимающего определенное место в частотном интервале) не попали в остальные (которых может быть сотни н тысячи). Для оценки степени искажений используются затухания нелинейности по второй н третьей гармоникам, равныс 201ц (1)й,з) и 201ц (!глгз), где Н з=(укзЯзь йгз= = (/кз,!(7м.
В соответствии с (2.64) в данном случае йг г йы+йгз. (2.66) Допустимые значения затуханий нелинейности для второй гармоники порядка 76 дБ и для третьей 104 дБ (й„=0,016е),, )г,з= =0,00063% ) пРп Рз=! мВт (см. 2 8.4). Другой мерой, характеризующей влияние нелинейности УЗЧ, является коэффициент интермодуляиионных искажений. Для измерения этого показателя на вход усилителя подаются два гармонических напряжения с частотами (,=50 Гц и !2=6 кГц (или 1О кГц). Амплитуды этих напряжений относятся как 4: 1. Отношение амплитуды разпостной частоты )з — 1, к амплитуде выходного напряжения частоты 50 Гц и представляет собой коэффициент пнтермодуляционных искажений; допустимое значение этого коэффициента принимается равным (1 ...
1,5) и„. Прп усилении импульсных сигналов, модулированных по длительности, нелинейность динамической характеристики не играет роли. Если же прп передаче информации изменяется размах импульсов (как это имеет место прн передаче изображения), то изменяется контрастность видимой картины, т. е. нарушается относительная плотность (градации) полутонов. Иногда для получения необходимой контрастности вводят определенного вида нелинейность. Уровень нелинейных искажений импульсных сигналов целесообразно оценивать коэффициентом нелинейности сигнала Й..ь равного нормированному относительно максимального значения изменению крутизны (производной) динамической характеристики; так, в случае зависимости из=)(и1) )1ыл = Япах йкап)Ятах где й,„и й ы — наибольшее и наименьшее значения производной йиз/йи, в пределах используемого участка характеристики.
32 2.8. ВЫХОДНЫЕ И ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ При повышении входного напряжения увеличиваются напряже. иие и мощность в выходной цепи усилителя и изменяется степень нелинейных искажений при показанных иа рис. 2.25 и 2.26 формах динамических характеристик. Коэффициент гармоник с повышением напряжения сигнала непрерывно возрастает, а в случае характеристики с изги- и, бом в начале координат (рис. 2.27) сначала уменьшается, а затем возрастает, как и при формах характеристики на рис. 2.25 и 2.26. Другим выходным параметром является номинальная выходная мощность Рт, опреде- е ег ляемая при условии, что коэффициент гармоник пе превышает максимально допустимого.
Очевидно, что при этом на входе усилителя поддерживается (обычно не менее 1О мин) гармоническое напряжение, частота которого сльно к Улс) выбирается равион скак характеристика 1 кГц. Номинальная выходная мощность уси- с активом в начале литслей станций радиотрансляционных узлов координат установлена следующим рядом значений: 50, 100, 250, 500, 1250, 2500, 5000 и 15000 Вт, Наряду с этим нормируются значения й„для нескольких частот и различных напряже.
ний сигнала. В литературе встречается «музыкальная выходная мощность», под которой понимают мощность, аналогичную номинальной, только при настолько непродолжительном входном напряжении, что напряжение источника питания не успевает снизиться из-за потребления от него большего тока. Если питание усилителя осуществляется от стабилизированного источника, то музыкальная выходная мощность не отличается от номинальной. Наконец, иногда в описании аппаратуры приводится максимальная выходная мощности; ее определяют подобно номинальной, но при йс= 10%. Кроме Рс к выходным параметрам относят номинальное выходное напряжение У, — среднеквадратическое напряжение гармонических сигналов или размах импульсных, а также сопротивление нагрузки г.т и выходное сопротивление 2, „.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
