Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 60
Текст из файла (страница 60)
13 !6. Графики соответствуют прохождению очиночного импульсного сигнала через тракт с единичным поминальным коэффициентом передачи (Ко= 1) АЧХ вида (13.29). Очешьано, что расширение полосы пропускания тракта (увеличение Г,) приводит к росту $',. Наиболее существенным этот рост наблюдается прн малых длительностях импульса. когда Г„>>1!),, увеличение 1„практически пе отражается на значе ниах Р,. Увеличение частоты 1, сопровождается ростом шумового на пряжения панк. Поэтому существует оптимальное значение ~в гм частоты 1„прп котором отношение сигнал-шум имеет наибольшее значение.
Обычно 1„м=-6/1,ь где 6=0,2,. 05. Меньшие значения 6 соответствуют импульсным сигналам с малой крутизной фроктов, например, колоколообразной формы, а также спектрам шума с пониженным значением спектральной плотности в области вы. сокнх частот (например, в случаях, когза в качестве основного мешающего фактора выступает низкочастотный избыточный шум). Для равномерного по спектру шума н близкого к прямоугольному по форме импульсу значения 6 лежат в пределах 0,25...0,35. Указанные вариации значений (! связаны с возможными различиямн вила АЧХ, а также и со степенью близости импульса к прямо угольной форме. Вычисление отношения сигнал-шум следует проводить в соответствии с формулой (13.49), полставляя я нее найденные с помощью (13.25) нлн (13.46) значения п„.„„а также У„, При сигналах прямоугольной формы н нормированной АЧХ вида (13.291 и Т, равных единице или трем, значение Р,, может быть найдено с помощью графика рис.
13.16. Этот же график с достаточной для практических расчетов точностью может быть использован и прн 294 ,:других значениях Й, а также в случаях, когда импульсный сиг"нал имеет отлнчнуло от прямоугольной фора!у, но его длительность ::Задается по уровню 0,5. Прнмср 13.8. Опрсдслнть отношение снгпал-шуч, который будет на выхохе 'усьлнгсльного тракта с рассмотренными в примере !34 ();,— 300 кгц» свойсгвамк :в случае прнсма с ого помощью импульсных спгналов д.пмгльпослью г,.=-! мкс н 'амплитудой и,„=! мкВ. Ренлснкг. ! Опрсдвчясн отпоснгвльпос умсньшснпе 'г' ампшпуды снгнала, ;:возннкающсс нследствнс фяльтруюшсга лю ного вохдсйсгвня !снлнтсльпого трак.
!)та. С ПОМОЩЬЮ ГрафИКа рве, 13,18 дпя раоонатрНВВСМОГО СЛуЧая, КОГда )лс» ,' = 300. 10' 1О"'=0.3. Опрслслясм $"„=0,84. 2. В соотвсгствнн с (!349) и даппымн о ана !енпн о... полученнылш н ходе ;:(проведенных в прсдыдущсм примере вычнслсппй, нсяонос оы ошсянс сяошл.шун ч„н, „М. Ко»ов г — 10 л ° 084 ° 30 ° !Ол(1,! ° !О а=23, Ч лв ==20!88=20 18(23) 27 дБ. При вычислениях отношения снгнал-шум следует учитывать, .что спектр снгнального тока так же, как н шумов, претерпевает в(унльтрующее воздействие входной цепи вследствие наличия на 'входе усилителя паразнтной емкости С„шунтнрующей общую лре истивную составляющую прОвпдимости дв» а При организации схем усилителей реализуется ряд подходов к -''выбору значений основных параметров входной цепи н учету шунФирующего влияния паразиткой емкости на входные цепи усили'тельного тракта.
В первом случае (иизкоомная входная цепь) ътог выбор а... осуществляется нз условия дв. а>>2п)вС„где )в— :требуемое по 1 У значение верхней границы полосы пропускания усилительного тракта в целом. В этом случае можно пренебречь .;фнчьтрующнм влиянием емкости Сх на сигнальные и шумовые сос!авляющне, так как проводимость этой емкости даже на самой высокой частоте оказывается существенно меньше резистивной .СОСтаВЛЯЮЩЕЙ ВХОДНОЙ ПРОВОтНМОСтн ав . Достоинством низкоомной входной цепи являются повышенные определенность н стабильность обшей частотной характеристики тракта. Но прн этом оказываются низкими номинальные значения „(значения нз частоте )а) сигнального напряжения (»,о на входных зажимах усилительного тракта при данном значении входного тока )„, так как (!со=7.сгйья я.
Вследствие этого прп высоких значс. иях 0,„, усилнтельпь!й тракт должен обладать повышенным усилением. Кроме того, нз (!3.3) следует, что при повышении проводимости олях возрастает влияние ее тепловых шумов, в результате чего отношение сигнал-н!ум оказывается заниженным. 295 Прп иизкоомной входной цепи н условиях, когда ),„))(„, частотнымп искажениями ж> входной пепи можно пренебречь, в результате чего вычисление действующего значения шума а..., можно выполнить с помощью данных табл. 13.! — !3.3 с подстановкой в нпх значения („ соответствующего верхней границе полосы пропусканпя тракта.
В ряде случаев схема усилительного тракта организуется таким образом, что в ией частотные искажения сигнала, возникающие во входной цепи усилителя, компенсируются или за счет повышенной широкополосности последующих ступеней усилительного тракта, или с помощью специально вводимого в состав усилительного тракта частотно-корректирующего звена. Последний вариант схемпого построения тракта называют схемой протавошучоиой коррекции. Различают схему простой и сложной противошумовой коррекции.
Прн первой из ннх никаких дополнительных мероприятий, кроме снижения проводимости д„., нагрузки и расширения полосы пропускапия тракта, пе применяют. При второй в структуру входной цепи вгмпочают одну или несколько катушек нндуктпвности, которые сии>кают за счет резонансных проявлений шуптпрующее влияние паразитпой емкости С, па вход усилителя и тем самым повышают эффективность преобразования сигнального то ка 7, во входное напряжение (',. Таким образом, под противошумовой коррекцией обычно понимается система схемотехнических мероприятий. направленных на повышение отношения сигнал-шум.
Прп этом стараются обеспечить повыгценпые передаточные свойства во входной цепи, что без заметного увеличения шумового напряжения о. „, увеличивает амплитуду выходного сигнала и теи самым улучшает оыиппепие сигнал-шум. При противошумовой коррекции передаточные свойства цепи увеличивают за счет снижения проводимости нагрузки д„иа которую нагружен источник сигнального тока >',. Следует отметить, что согласно (13.3) уменьшение проводимости >7, уменьшает интенсивность теплового шума. создаваемого этой проводимостью.
Прп большом значении сопротивления резистора 17„=1!й„(при малом значении проводимости д„) паразитная емкость С~ оказывает заметное шунтнрующее влияние ня вход усилителя даже ца относительно невысоких частотах. При этом амплитуда У,. сигнала на входе усилителя па высоких частотах имеет заниженное значение, таь кзк согласно (13.7) !а- ( ! + (Лу )хГл. График логарифмической АЧХ амплитуды У„„сигнального напряжения приведен на рис.
13.17, а. 296 Обычно в ходе реализации протпвошумовой коррекции и при проведении мероприятий по увеличению амплитуды У,. и снижению шума сопротивление резистора )с„выбирается настолько большим, что значение частоты )ьх оказывается существенно меньше предельно допустимого значения 1„ггытекаюц!его 'из требования обеспечения допустимых частотныч искажений. В результате итого на частотах ), соизмерймых и превышающих 1... во входной цепи каскада возникают существенные частотныс искажения. Для колгпенсацпи зтих искажений в схемах с протпвошумовпй коррекцией в основной усилительный тракт включают частотно-корректирующее звено с Ачх К„(!)= = Кз,„(1+ (Я„) з) (рпс. 13.17, б).
ПРи наличии такого частотно-корректирующего звена и выполнении условия )„=),„частотные искажения сигнала, возникающие но входной цепи, полностью компенсируются частотно-корректирующим звеном. Равенство частот ). н )ьх должно выполняться с высокой степенью точности. В противном случае АЧХ тракта иа участке от )„до ),„может иметь существенную неравномерность. ПРи ятом в слУчаЯх, когда 1я< (рис. 13.17, в), а при )я>!ях — сп (рис. 13.17, г). гг б/ Гб„г„г а) Рис. 1ГЬ17 1,„, график АЧХ имеет подъем ад на участке от (,„до КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1.
Дайте сравиитеэьпый анализ основных принципов предоставления шумовых свойств аналоговых трактов с помощью коэффициента шума, характеристик. шумящего чстырсхпоэюсиика п параметров физических шумовык аквнвалентпых схем. 2. В каких стучаях прп нахождении спектра от совместного воздействия рида источников штма можно вычислять в соответствии с 113 11 и 1132)т 3. Почему иа эквивалентной схеме рнс„!3.1 источники шумового напряжения н шумового тока выделены штриховкой? 4.
Какими свойствамн обладают энергетические спектры тепловых шумов а резистивных двухполюсннках? 5. Какими свойствами обладают энергетические спектры шумов, возникаю щох при протекании тока через р-и переход? В чем состоит условность поиапш апостоянный ток»7 6. Чему равно значение параметра о при представлении спектра избыточного .ш! ча в виде (13 йа) 7 7. Почему интенсивность шумов, созаавасмых во внешней цепи реальным резистором, может зависеть от протекщоще~ о 'крез него тока! 8. Поясните сущность процедуры преобразования шумового источника, отракаечую соотношением (13 9».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
