Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Переходные характеристики представляют собой зависимость мгновенного значения выходного напряжения нлн тока от перепада значений соответствующего электрического параметра с нулевой длительностью фронта на входе усилительного устройства. Зги характеристики используются для определения динамических свойств устройства. Типовой внд переходной характеристики усилителя приведен на рнс. 5.9. Численно по данной характеристике определяют два параметра; время нарастания выходного напряжения Гнар и перерегулирование выходного напряжения Ьуння.
Оба эти параметра определяются относительно нового установнвШегося Значення Выходного нанряження Уяна тат. Типовые функциональные каскады полупроводникового усилителя. »:(ля получения высоких коэффициентов усиленна необходимо каскадное включение нескольких усилителей, обеспечивающее последовательное усиление сигнала до требуемого значения. 144 Рис. 59 Тииоиии иеэеходиии ххРаите- ллх ристиия усилителя Каскадную схему усилителя можно представить в виде трех функционально отличных каскадов усиления (рис. б.!0): предварительного усилителя (ПрУ), иромежуточиого усилителя (ПмУ) и выходного усилителя (мощности) (ВУ).
Предварительный усилитель обеспечивает непосредственную связь источника сигнала н усилительного устройства. Поэтому важнейшее требование, которому он должен удовлетворять,— минимальное ослабление входного сигнала. Дли этого ПрУ должен обладать большим входным сопротивлением )т',„. Это сопротивление должно быть существенно больше сопротивлении Я, источника сигнала, т. е, Я;.Мт,. В этом случае изменения входного напряжения усилителя будут стремиться к изменению э.д.с, источника в его входной цепи. Основное требованме, предъявляемое к ПрУ— обеспечение наибольшего усиления входного сигнала при минимальных его искажениях. Промежуточный усилитель выполняет роль буферного каскад» между предварительным н выходным усилителямн. Основная его задача — согласование выхода ПрУ со входом ВУ.
Выходной усилитель предназначен дли получения иа выходе усилительного устройства мощности, обеспечивающей работоспособность нагрузочного устройства, выполняющего определенные функции. Поэтому в отличие от ПрУ и ПмУ, выходная мощность которых сравнительно невелика, основным параметром ВУ является КПД. Применяемые на практике транзисторные усилители мощности классифицируют на одно- и двухтактные. Однотактиые усилители мощности используют для работы с нагрузочными устройствами, мощность которых составляет единицы ватт. Прн больших значениях мощности нагрузочных устройств применяют двухтактные ВУ. Рис. 5ЛО Кесиедиея схема усилители В заключение следует подчеркнуть, что наличие трех разнотипных функциональных каскадов — предварительного, промежуточного и выходного — не является обязательным.
Известны электронные усилители, в которых предварительный н промежуточный усилители не имеют явно выраженных разграничительных признаков и совмещены в одном усилительном каскаде. То же самое от. носится к промежуточному н выходному усилителям, которые также можно объединять. Наконец, возможны схемы усилительных устройств с несколькими уснлнтелямн одного типа и т.
д. зд. мдтЕмдтическОе ОписАние усилительных устРОЙстВ Передаточные функции усилительных устройств. Основой для проведения анализа свойств существующих н направленного синтеза новых усилительных устройств с заданными характеристикамк является нх математическое описание клн мптемагическа» модель. Основным вопросом, с которым приходится сталкиваться при составлении математической модели, является вопрос ее адекватности реально существующему объекту. Выбранная математическая модель должна, с одной стороны, отражать свойства реаль. ного объекта с требуемой степенью точности, а с другой стороны, быть ке слишком сложной, что предопределяет получение конечного результата доступными средствами.
В общем случае элементы, используемые для построения уснлятельных устройств, имеют нелинейные характеристики, причем нх параметры зависят как от времени, так и от внешних условий эксплуатации. Поэтому точное математическое описание усилительных устройств достаточно громоздко н базируется на использовании систем нелинейных дифференциальных уравнений, параметры которых зависят от времени н различных внешних возмущающих воздействий. Однако в большинстве практических случаев этимк зависимостями можно пренебречь и с точки зрения математического описания рассматривать усилнтельное устройство как непрерывную линейную стационарную систему с сосредоточенными параметрамн и детерминкрованным законом управления.
Непрерывной называется система, в которой все сигналы ее устройств и объектов регулкровання являются непрерывными функцнямн времени; линейной--система, для которой справедлив принцип суперпозицин; стационарной — система, параметры н характеристики которой не зависят от времени, Детерминированным называется закон управления, предполагающий однозначную связь между входным воздействием и соответствующим значением выходного параметра.
ив Тогда для математического описания усилительного устройства можно воспользоваться системой дифференциальных уравнений с настоянными коэффициентами, Учитывая. чм! нас, как правило, интересует реакция усилительного устройства на некоторое входное воздействие, исходная система дифференциальных уравнений может быть приведена к одному уравнению высок!но порядка вида ао ил †! а„— „и, о+ а„! — и,„, + ... + а,и иго ! аа аа — ! -Ь.,— „~ и !+Ьа ! —,и.,3+..
+Ьои Ч+ аеа-! а! а!-! +е! по*!+с!-! — ио о+" +соло*» где и,„! и и ! — мгновенные значения «кодных возмущений, приложенных к различным входам усилительного устройства; а,. Ь|, е, — постоянные коэффициенты, содержащие суммы н произведения параметров элементов, входящих в состав усилительного устройства (например, от, !., С). Воспользовавшись операторной формой записи уравнений, т. е.
обозначив !РАЙ!Р .р', уравнение (5.6) можно представить в виде Уравнение (5.7) позволяет получить передаточную функцию уси- лительного устройства по выбранному входному возмущению, под которой понимается выражение а Эо! ра+Эа-!р~ +- ° +во аоо! ао ро+а„! ро !+...+ао (5.5) Прн получении (г!(Р) предполагается. что аоот=0, Такое допущение справедливо, так как мы предположили, что наше усилительное устройство является линейной системой, для которой справедлив принцип суперпозицнн, т.
е. реакция на сумму воздействий равна сумме реакций на каждое отдельно взятое воздействие. По аналогии с ранее проделанным, передаточная функция по входному возмущению и,.т имеет внд еорг+е ро-$+ ..+ ео о(Р) о-! аоо! ао р" +ао ро + ° ~-ао (5,9) (а„р'+и, !р"-'+„.+а)и, =(Ь р +Ь,р"-!+...+Ьо)и,+ + (с, р'+ с! ! р'-' + ...
+ со) и „. (5.7) Используя передаточные функции (5.8) и (5.9), уравнение (5.7) можно представить в виде и.„„- Ф', (р) и,„, + Ж', (р) и„,. (5.10) Полученные передаточные функции называются лер~~агочными функциями о операторной форме. Наряду с ними широко используются передаточные функции в форме изображений Лапласа, т, е. в виде отношений не орнгнна. лов функции, а их изображений, полученных в соответствия с выраженяем А(л(1)) Х(з) ° ~ кфехр( — зФ)гй, а где з — комплексный параметр преобразования Лапласа, имеющий размерность частоты ()~с); 1.— указатель преобразования Лапласа; х(й) — заданная функцияг Х(з) — изображение заданной функции хЩ; (й'(з) = (у (з)%,„(з). (5Л! ) Следует отметить, что для случая стационарных систем, т.
е. систем, у которых параметры элементов не зависят от времени, передаточная функция в форме преобразований Лапласа может быть получена из передаточной функция в операторной форме простой заменой переменной р на з. Это внешнее сходство объясняется тем, что для нзображекия от производной справедливо выражение Для случая х(0) =О имеем фаз(г)/сй]=зЦх(1)). Таким образом, выражение (5.)0) эквивалентно исходному дифференциальному уравнению системы (5.6) только в случае нулевых начальных условий.
В противном случае выражением (5.(0) для математического описания усилительного устройства пользоваться нельзя. Объясняется это следующим образом, В случае, если многочлен А„„описывающий поведение системы, и много- члены В н Сь характеризующие возмущающие воздействия, содержат общие нули (множители), последние прн вычислении передаточной функции сокращаются. Поэтому (при произвольных начальных условиях) по полученным передаточным функциям нельзя точно восстановить исходное дифференциальное уравнение. Следовательно, нельзя правильно описать поведение усилительного устройства.
$48 Представление передаточной функции алемеитарнымн авяиьнмн Кал следует из (5.8) и (5.9). передаточная функция усиля~ела. ного устройства в общем виде представляется отношением»)и)~ многочленов высокого порядка. Из алгебры известно, что полн ном произвольной степени всегда может быть представлен и ни»о произведения простых множителей вида аза+5з+Т, причем любой нз коэффициентов ап 5, Т в общем случае может равняться нулю Поэтому передаточная функция усилительного устройства можг1 быть представлена в виде произведения элементарных дробей вида а~а ' З1а~-ТЕ А"1(а) каза+»аз+Та ФЯа) причем любой из коэффициентов данного выражения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
