АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Первые два коэффициента называют коэффициентами

Читайте также:
  1. II Съезд Советов, его основные решения. Первые шаги новой государственной власти в России (октябрь 1917 - первая половина 1918 гг.)
  2. III. Первые шаги
  3. S: Вредными называются вещества, которые при контакте с организмом вызывают
  4. X 4 i_block ; Ссылки на первые 12 блоков файла
  5. Анализ финансовой устойчивости предприятия по финансовым коэффициентам
  6. Билет 2. Возникновения государства Русь. Русь как раннефеодальная монархия. Первые русские князья. Характеристика внутренней и внешней политики
  7. Большой Взрыв: первые мгновения
  8. Большой Взрыв: первые минуты
  9. В 1890-е гг. были проведены первые аттестации таких специалистов, что однозначно свидетельствует о признании взаимодействия с прессой профессиональной сферой деятельности.
  10. В первые дни острого нарушения мозгового кровообращения.
  11. Ваши первые действия в игре
  12. Вероятности в американских коэффициентах

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ АНАЛОГОВЫХ

 

ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

 

Рассмотрим сначала основные показатели усилителей и линейных устройств, а затем функциональных преобразователей аналоговых сигналов.

 

1.1 Показатели линейных устройств и усилителей.

Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения мощности выходного сигнала при допустимых искажениях его формы или частотного спектра по сравнению с входным сигналом. Усилитель состоит из каскадов (ступеней усиления), которые, как правило, обычно соединены последовательно, вход первого каскада подключен к источнику сигнала, а выход последнего к нагрузке. Усиливаемый электрический сигнал имеет обычно малую величину, поэтому приращения токов и напряжений на электродах усилительных элементов каскадов (полевых или биполярных транзисторов) оказываются существенно меньше их стационарных величин, которые появляются при подключении устройства к источнику питания. В этом случае связь между приращениями токов и напряжений можно полагать линейной. Таким образом, при исследовании устройства транзистор представляют в виде линейной, инерционной (частотно-зависимой) цепи, которая называется эквивалентной схемой усилительного элемента. Следовательно, при малых входных сигналах и отсутствии перегрузки в оконечном каскаде усилительное устройство можно полагать линейным, если остальные пассивные элементы его схемы- резисторы, конденсаторы, индуктивности также линейные. В усилителях это условие обычно выполняется.

 

 

1.1.1 Комплексные коэффициенты передачи

 

Линейное устройство имеет комплексный коэффициент передачи:

K ()= S ВЫХ() ⁄ S ВХ(),

где S ВЫХ() и S ВХ() комплексные амплитуды выходного и входного гармонических сигналов. Поскольку при исследовании электрических сигналов оперируют с токами и напряжениями, то линейное электронное устройство имеет четыре комплексных коэффициента передачи:

K U= U 2(j ω) ∕ U 1(j ω), K I= I 2(j ω) ∕ I 1(j ω),

(1.1)

K Z(j ω)= U 2(j ω) ∕ I1 (j ω), K Y(j ω)= I 2(j ω) ∕ U 1(j ω),

 

где индексы относятся к сигналам на входе и

выходе устройства.

Первые два коэффициента называют коэффициентами

передачи напряжения и тока (очевидно они безразмерные), два остальных –сопротивлением и проводимостью передачи устройства(они имеют соответствующие размерности).

При входном сопротивлении Z ВХ() и сопротивлении нагрузки Z Н() не равных нулю или бесконечности все четыре коэффициента передачи (1.1) линейно связаны между собой, поскольку:

 

K U= U 2U 1= I 2 Z НU 1= K Y Z Н= I 2 Z НI 1 Z ВХ= (1.1/)

=K I Z НZ ВХ= U 2I 1 Z ВХ= K ZZ ВХ.

(Здесь и в дальнейшем аргумент комплексных величин: напряжений, токов, сопротивлений и проводимостей для сокращения записи часто будет опущен.) Следовательно, зная ZВХ, ZН и один из коэффициентов передачи, например, K U можно определить три остальных. По этой причине при исследовании линейных аналоговых устройств ограничиваются подробным изучением коэффициента KU, а также входного и выходного сопротивлений. Z ВХ. Z ВЫХ. Сопротивление Z Н обычно указывают в техническом задании устройства. Использование комплексных коэффициентов передачи дает возможность определить форму выходного сигнала при поступлении на вход устройства произвольного сигнала S[ (λ(t) ] с известной спектральной интенсивностью S (). В самом деле, положим, что входной сигнал начался в момент t =0 и окончился при t = T 0. тогда может быть определена спектральная плотность входного сигнала S (, t=T0)= S ВХ(). Спектральная плотность сигнала на выходе устройства S ВЫХ() будет:

 

S ВЫХ()= K () S ВХ(). (1.2)

 

Применяя обратное преобразование Фурье для S ВЫХ(), получаем временное представление сигнала на выходе устройства:

 

(1.3)

 

В частности, если усилительное устройство частотно-независимое (безынерционное), когда K ()= K0 является константой, тогда:

 

.

Следовательно, линейное устройство с равномерной частотной характеристикой и φ(ω) =0 усиливает(при K 0›1) входной сигнал без искажения.

Использование комплексных коэффициентов передачи (1.1) оказывается очень полезным и при исследовании отрицательной обратной связи (гл.3).

 

Любой из коэффициентов передачи (1.1) может быть представлен в виде

K ()=│ K ()│ej φ (ω)= K (ω) e(ω). (1.4)

 

Зависимость модуля комплексного коэффициента передачи от частоты K (ω) называется амплитудно-частотной или сокращенно частотной характеристикой линейного устройства, а функция- φ(ω) его фазочастотной (фазовой) характеристикой. Замена аргумента в выражении K(jω) на комплексную переменную р позволяет записать операторный коэффициент передачи устройства К(р). Известно, что если устройство является минимально-фазовым, (т.е. если нули и полюсы его операторного коэффициента передачи K (p) лежат в левой полуплоскости комплексной переменной p),то логарифм нормированной частотной и фазовая характеристики устройства связаны между собой прямым и обратным интегральным преобразованием Гильберта:

 

.. (1.5)

 

Здесь Y (ω)= K (ω)/ K 0- выражение нормированной частотной характеристики устройства, K 0- коэффициент передачи(усиления) устройства в том диапазоне частот, где комплексный коэффициент K () является практически действительным числом.

Следовательно, в таких устройствах заданной амплитудно-частотной характеристике соответствует единственная фазовая, поэтому обычно подробно изучается только частотная характеристика K (ω), кроме того она удобна при экспериментальном исследовании. Каждый комплексный коэффициент передачи (1.1) имеет свою частотную – K U(ω), K I(ω), K Y(ω), K Z(ω) и соответствующую ему фазовую- φ U(ω), φ I(ω), φ Y(ω), φ Z(ω) характеристику.

 

1.1.2. Переходная характеристика

 

Переходной характеристикой линейного устройства называется зависимость выходного сигнала SВЫХ (t)= h (t) при возбуждении его сигналом SВХ(t) в виде единичного скачка:

1 при t ›0

SВХ (t) = 0 при t ≤ 0

 

Аналогично (1.1) линейное устройство имеет четыре переходные характеристики:- hU (t), hI (t), hY (t), hZ (t). (1.6)

Вводится также понятие импульсной переходной функции h 0(t),когда на вход устройства поступает сигнал в виде дельта- функции- δ(t), в этом случае появляются четыре вида импульсных переходных функции: h0U (t), h0I (t), h0Y (t), h0Z (t). (1.7)

Однако в курсе САЭУ эти функции практически не используются.

Переходная характеристика, также как и комплексный коэффициент передачи, является важным инструментом для исследования искажений сигнала при прохождении его через линейное устройство. В самом деле, рассмотрим произвольный входной сигнал SВХ (t)- рис. 1.1.

 

Δ SВХt k)

 

 

Δ t k tN

 

Определим выходной сигнал SВЫХ(t). Фиксируем время tN, при котором хотим определить величину сигнала SВЫХ (tN). Разделим весь временной интервал 0- t на равные части Δ t = t / n, где n - число разбиений. Далее представим входной сигнал в виде суммы сдвинутых по оси абсцисс на величину Δ t прямоугольников с высотами Δ SВХt k) и основаниями(t - Δt k)- рис 1.1.

Тогда можно приближенно записать сигнал S ВЫХ(t) в момент времени t= tN в виде суммы

n

SВЫХ (tN)=∑Δ SВХt k) h (t - Δ t k). (1.8)

k =0

Увеличивая число разбиений (n →∞, к →∞), получаем: Δ t →0,

Δt k =τ, где τ-текущее время. При этом сумма переходит в интеграл и сигнал на выходе записывается в виде

t t

SВЫХ (t)=∫ d SВХ) h (t -τ)=∫ SВХ / (t) h (t -τ) d τ. (1.9)

0 0

Интеграл (1.9) называется интегралом Дюамеля, используя его, можно найти выходной сигнал при любом входном SВХ (t), даже в тех случаях, когда он не имеет спектральной интенсивности SВХ ().

Между функциями K (), h0 (t), h (t) относящимися к одному устройству существует связь в виде прямого и обратного преобразования Фурье. Пусть, например, линейное устройство возбуждается сигналом в виде дельта- функции -δ(t), тогда его выходной сигнал будет h0 (t). Переходя к спектральным представлениям, запишем вначале спектральную интенсивность входного сигнала

S δ()=∫δ(t) e- j ω tdt =1.

-∞

Зная комплексный коэффициент K () и S δ(), запишем спектральную интенсивность выходного сигнала h0 (t)

Sho ()= S δ() K () = K (). (1.10)

 

Далее:

 

(1.11)

Соотношение (1.11) показывает, что h0 (t) и K () cвязаны обратным преобразованием Фурье, следовательно,

 

(1.12)

Cпектральная интенсивность единичного скачка -1(t) будет S 1(t)(j ω)=1/ , поэтому:

(1.13)

Таким образом, комплексные коэффициенты передачи и соответствующие им переходные характеристики связаны парой преобразования Фурье и являются важными показателями линейных устройств. В идеальном случае, когда K ()=1получаем: h (t)=1, h0 (t)=δ(t). Если это не выполняется, то выходной сигнал отличается от входного. Искажения выходного сигнала, вызываемые неидеальностью этих функций, называются линейными.

 

1.1.3 Амплитудная характеристика и динамический диапазон.

 

Амплитудной характеристикой (АХ) устройства называется зависимость амплитудного или действующего значения выходного сигнала SВЫХ от амплитуды входного синусоидального сигнала S в той области частот, где линейные искажения сигнала отсутствуют. Наряду с четырьмя типами коэффициентов передачи (1.1) существуют четыре вида амплитудных характеристик. Часто изучаются АХ, в которых входным и выходным сигналами являются напряжения.. Типичный график амплитудной характеристики устройства приведен на рис.1.2.

 

 

 


Эти характеристики позволяют определить максимальный уровень входного сигнала S(макс), ниже которого устройство можно полагать линейным. Линейные устройства, как показано далее, имеют комплексный коэффициент передачи близкий к действительному числу:

K(jω) ~K0 (1.14)

в определенном диапазоне частот: ω H <ω<ω В, где ω Н, ω В частоты, внутри которых выполняется соотношение (1.14). Поэтому при S<S(макс):

SВЫХ0 S, (1.15)

т.е. c увеличением амплитуды входного сигнала амплитуда

выходного синусоидального сигнала линейно зависит от S. Из-за наличия внутренних шумов устройства, а также фона от источника питания и наводками в его цепях, вызванными электрическими и магнитными полям, уровень помехи SП на выходене равен нулю даже при отсутствии входного сигнала. Поэтому начальный участок АХ отклоняется от прямой из-за наличия этой помехи на выходе устройства. Вследствие этого линейность функции (1.15) ограничивают снизу величиной S(мин) –рис.1.2 Величину S(мин) обычно выбирают так, чтобы превышение мощности сигнала над помехой на выходе устройства:

[ К0 S(мин)/SП ]2= PC/PП было достаточно заметным, например, РСП~3-5. При повышении уровня входного сигнала, когда S>S(макс), в сигнале на выходе наблюдаются нелинейные искажения, которые вызываются в первую очередь нелинейными вольтамперными характеристиками транзисторов. При возбуждении устройства сигналом SВХ (t)= S Cosω0t с амплитудой: S > S(макс) приращения токов и напряжений в транзисторах становятся сравнимыми с их стационарными величинами, при этом выходной сигнал будет несинусоидальным, но имеет тот же период Т 0=2π/ ω0, что и входной сигнал. Сигнал SВЫХ(t) можно разложить в ряд Фурье:

SВЫХ (t)= S0 + S 1 Cos (ω0 t + φ 1) + S2 Cos (2 ω0 t + φ 2) +

S 3 Co s(3 ω0 t + φ 3) + …

Уровень нелинейных искажений выходного сигнала определяют с помощью коэффициента гармоник:

. (1.16)

Если SВХ(t) < SВХ(макс), тогда сигнал SВЫХ(t) не имеет нелинейных искажений и коэффициент гармоник равен нулю.

По значениям сигнала на выходе SВЫХ(макс) и SВЫХ(мин), внутри которых наблюдается линейность АХ определяет динамический диапазон устройства, измеряемый обычно в децибелах:

. (1.17)

Динамический диапазон усилителей, которые изучаются в курсе САЭУ, составляет обычно40-70 дБ. Амплитуда входного сигнала, представляющего, например, речевой сигнал непрерывно изменяется от минимального SВХ(мин) до максимального SВХ(макс) значения, отношения которых называется динамическим диапазоном сигнала, измеряемый также в дБ:

(1.17/)

Для неискаженного воспроизведения сигнала устройством необходимо, чтобы . Очевидно, чем больше коэффициент K0,тем меньше . Например, профессиональный радиоприемник типа Р-250М, у которого коэффициент K0= 106, имеет динамический диапазон равный 4 дБ.

Рациональной конструкцией устройства и принятыми мерами по экранированию его цепей можно существенно уменьшить уровень помехи SП, вызванной наводками от электрических и магнитных полей посторонних источников, а также пульсациями напряжения источника питания.
К принципиально неустранимым помехам относятся те, которые связаны с тепловым движением элементарных зарядов в пассивных и активных элементах устройства (тепловые шумы резисторов, дробовые шумы транзисторов, а также низкочастотные, избыточные шумы(фликкер-шумы) активных и пассивных элементов). Среднеквадратичное значение напряжения теплового шума резистора в полосе частот fH-fB определяется формулой Найквиста (см. приложение 1):

где k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура и R (f) – зависящая от частоты активная составляющая резистора. Интегрирование в формуле Найквиста ведется в рабочей полосе частот устройства fB-fH. Если верхняя частота его не превышает нескольких десятков МГц, то обычно R (f)=R, тогда:

 

 
 


U Ш=√4 kTR Δ f, (1.19)

 

где Δ f -полоса частот устройства.

 

 

Из (1.19)следует, что при заданной полосе частот для снижения напряжения тепловых шумов необходимо уменьшать величину резистора и его температуру. До недавнего времени снижение температуры резисторов приводило к введению в устройства высокой чувствительности элементов криогенной техники. В настоящее время во входных цепях высокочувствительных устройств используют резисторы с малым омическим сопротивлением либо вообще отказываются от их применения.

Дробовые шумы в пассивных и активных элементах определяются величиной постоянной составляющей тока IO. Эффективное значение величины квадрата тока дробового шума в полосе частот Δ f определяется формулой Шотки: Δ I2 =2 q IO Δ f,

где Δ I - среднеквадратичное значение дробового тока, I O- постоянная составляющая тока резистора, q - заряд электрона. Очевидно, что для уменьшения помех вызванных дробовым шумом необходимо уменьшать в разумных пределах постоянную составляющую тока во входных цепях устройства.

Опасными и трудно устранимыми являются шумы вызываемые случайными и достаточно медленными изменениями структуры пассивных и активных элементов схемы (фликкер –шум).Спектральная плотность мощности таких шумов обратно пропорциональна частоте ~ 1/ f и поэтому весьма интенсивна на низких частотах. В устройствах с низшей рабочей частотой составляющей единицы герц и менее борьба с этими шумами оказывается весьма сложной. (более подробные сведения о шумах приведены. в приложении 1).

 

1.1.4. Входное и выходное сопротивления

 

Далее, при исследовании линейных устройств - гл.4, показано, что эти сопротивления являются частотно-зависимыми и могут быть представлены в виде параллельного соединения резистора и

конденсатора:

 

В диапазоне частот, где выполняются неравенства

ωR ВХ С ВХ⌠<<1; │ ωR ВЫХ С ВЫХ│<<1 Z ВХ() ~ R ВХ, ZВЫХ()~RВЫХ.

При выполнении противоположных неравенств, т.е. на очень высоких частотах: Z ВХ(j ω) ~1/ j ωω C ВХ, Z ВЫХ(j ω) ~1/ j ω C ВЫХ..

Следовательно, с ростом частоты входное и выходное сопротивления линейного устройства уменьшаются и становятся сначала комплексными, а далее чисто реактивными и ёмкостными.

Такое поведение сопротивлений является одной из причин линейных искажений сигнала устройством. Из (1.20) также следует, что уменьшение входного и выходного сопротивлений с повышением частоты ограничивает уровень шумов на выходе устройства. Величины R ВЫХ, R ВХ могут находиться в диапазоне от единиц Ом до сотен кОм и выше. Средние величины СВХ, С ВЫХ –единицы и десятки пФ.

 

 

1.1.5. Коэффициент полезного действия (КПД).

 

Таким коэффициентом называется отношение мощности сигнала в нагрузке к мощности, потребляемой устройством от источника питания.

Величина КПД играет существенную роль при питании устройства от аккумулятора и батарей (в том числе и солнечных), когда стоимость устройств питания велика. Этот показатель также существенен для устройств с повышенной отдаваемой мощностью.

 

 

1.1.6. Классификация усилителей и структура усилительного устройства

Обычно усилительное устройство (УУ) при малых входных сигналах близко к линейному. Поэтому основные показатели УУ совпадают с показателями линейных устройств. В зависимости от представления выходного и входного сигналов (либо как функции времени или же через их спектральные характеристики) усилители классифицируют по их временным или частотным показателям.

При классификации по частотному признаку УУ подразделяются на узкополосные (резонансные) или апериодические.

Резонансные УУ имеют относительно узкую полосу пропускания, так что выполняется условие: f Вf Н ~ 1, где f В и f Н- высшая и низшая частоты пропускания усилителя. Нагрузкой таких устройств является обычно резонансный контур. Устройство, предназначенное для усиления широкополосных сигналов, у которых f Вf Н ~102-104 принято называть апериодическими. При временном представлении сигналов такие УУ называются импульсными. Таким образом, импульсный усилитель оказывается широкополосным. В свою очередь апериодические УУ можно разделить на три группы:

- устройства, у которых f Н=0, называются усилителями медленно меняющихся сигналов или усилителем постоянного тока

- если f Н составляет десятки Гц, а f В находится в области частот 10-50 кГц, то такие устройства называют усилителями звуковой частоты (УЗЧ). Нагрузкой УЗЧ обычно является электродинамический громкоговоритель или их сложный комплекс,

- если fН составляет десятки Гц, а f В >100 кГц, то такой усилитель относится к широкополосным (импульсным). Проектирование и расчет широкополосных и резонансных усилителей производят при частотных представлениях

сигналов. При проектировании и расчете импульсных усилителей пользуются временными представлениями. Часто в техническом задании импульсного усилителя приводятся допустимые искажения выходного сигнала при возбуждении его сигналом в виде единичного скачка. В курсе САЭУ рассматриваются устройства, где в качестве усилительных элементов используются полевые и биполярные транзисторы. Рассмотрим структуру усилительного устройства, изображенного на рис.1.3.

Усилители состоят из каскадов(ступеней) усиления, которые обычно соединены последовательно. Кроме активного элемента каскад содержит пассивные: резисторы, конденсаторы и реже индуктивности и трансформаторы. Пассивные элементы позволяют подключить каскад к источнику питания, подать на вход первого каскада усиливаемый сигнал, а также передать его на вход следующего.

 

 

 


 

1.2 Показатели преобразователей сигналов

 

Эти устройства можно разделить на следующие группы:

-линейные безынерционные,- линейные инерционные,

-нелинейные безынерционные, нелинейные инерционные.

 

1.2.1. Линейные инерционные и безынерционные устройства.

 

(1.21)
 
 

Они имеют те же показатели, что и усилители, но в зависимости от их целевого назначения вводятся дополнительные, которые можно назвать показателями преобразования аналоговых сигналов. Например, когда необходимо провести алгебраическое суммирование нескольких сигналов, тогда линейное безынерционное устройство должно с заданной точностью выполнять операцию:

 

где SВХ (t)i – входные сигналы, a i- весовые коэффициенты.

Отличие реальной функции суммирования сигналов устройством от идеальной (1.21) позволяет оценить точность выполнения заданного преобразования, как от числа суммируемых сигналов- n, так и величины их амплитуды SВХ (t) i. Если определить спектральные интенсивности входных сигналов, то отсутствие линейных искажений в таком устройстве будет в том случае, когда его частотная полоса пропускания окажется шире полосы, занимаемой спектральной интенсивностью наиболее широкополосного входного сигнала. Вследствие того, что при больших уровнях входных сигналов могут возникнуть нелинейные искажения, необходимо обеспечить линейность устройства для случая, когда амплитуды всех входных сигналов принимают наибольшие значения, а их мини-

 

мальные уровни должны превышать среднеквадратичное значение шумов входной цепи.

 

Линейное инерционное устройство общего вида осуществляет операцию, которая соответствует выражению:

       
 
(1.22)
 
   
 
 

 


где a i, b i – постоянные действительные числа, m < n, р -комплексная переменная, S ВЫХ(р), S ВХ(р)- преобразованные по Лапласу выходной и входной сигналы.

(1.22/)
 
 

Если требуется осуществить интегрирование или дифференцирование входного сигнала, что соответствует упрощенному выражению (1.22), то получим:

 

Комплексные коэффициенты передачи, соответствующие операторным (1.22/), записываются в виде:

 
 

(1.23)
Устройства с коэффициентами передачи (1.22/) и (1.23) физически нереализуемы, в то же время подбором коэффициентов a i, bi в (1.22) можно выполнить заданное приближение к (1.23) в том диапазоне частот, где сосредоточена в основном спектральная интенсивность входного сигнала, в этом случае дифференцирование и интегрирование будет выполняться с допустимой точностью.

Чтобы уст-

 

 

ройство оставалось линейным, максимальное значение входного сигнала должно быть меньше S (макс)- рис.1.2.

 

1.2.2 Нелинейные безынерционные устройства.

 

Для таких устройств связь между входным и выходным сигналами задается в виде заданной функциональной зависимости:

S ВЫХ(t)= f [ S ВХ(t) ] (1.24)

Функция (1.24) может быть аналитической, а также задана в виде графика или таблицы. Рассмотрим требования к такому устройству.

Если оно «безынерционное», то это значит, что устройство должно обеспечивать частотную независимость активных и пассивных элементов в частотной полосе спектральной интенсивности входного сигнала. Функция f[S ВХ(t) ], кроме того, должна обеспечивать заданное нелинейное преобразование при допустимых изменениях входного сигнала. Поясним это на примере образования экспоненциальной функции при использовании нелинейной вольтамперной характеристики диода. Известно, что ток диода I Д и напряжение U ВХ приложенное к его выводам связаны трансцендентным соотношением:

 

I Д= I Т О [exp (U ВХ- r I Д) V Т-1 -1 ], (1.25)

 

где I Т О , r, V Т – тепловой ток, внутреннее и объемное сопротивление перехода и температурный потенциал диода соответственно. Функция (1.25) заведомо не экспоненциальная. Однако при выполнении неравенств:

U ВХ>> I Д r, U ВХ>> V Т

из (1.25) следует, что

I Д~ exp (U ВХ/ V Т). (1.25/)

Таким образом, находится ограниченный диапазон амплитуд входного сигнала, при котором вольтамперная характеристика перехода диода позволяет приближенно реализовать экспоненциальную функцию. Чтобы это устройство было «безынерционным», необходимо выбрать такой тип диода, у которого верхняя рабочая частота была бы выше наибольшей частоты спектральной интенсивности входного сигнала.

Проектирование, расчет и даже задание показателей нелинейных инерционных устройств представляет весьма сложную задачу, поскольку они описываются нелинейными дифференциальными уравнениями или нелинейными уравнениями в частных производных. Аналитические решения таких уравнений известны для частных случаев. Однако в настоящее время при широком использовании ЭВМ возможно математическое моделирование указанных устройств. Для упрощения задачи (если это возможно) в ряде случаев целесообразно рассматривать эти устройства в виде последовательного соединения нелинейного, безынерционного и линейного инерционного. При этом можно формулировать технические требования к каждому из отдельных устройств с помощью приведенных выше показателей и иметь более полное представление о функционировании нелинейного и инерционного устройства в целом.

 

 

Контрольные вопросы к гл 1.

 

1.Объясните, каким способом с помощью комплексного коэффициента передачи линейного устройства и спектральной интенсивности входного сигнала можно найти выходной сигнал?

 

2.Используя интеграл Дюамеля, запишите аналитическое выражение выходного сигнала, если известны импульсная характеристика линейного устройства и входной сигнал?

 

3.Запишите связь между коэффициентами передачи KU, KI, KZ и KY линейного устройства, если известны его входное сопротивление и нагрузка.

 

4.Приведите определение динамической характеристики устройства и динамического диапазона сигнала. Какие причины вызывают ограничения динамического диапазона устройства и появление нелинейных искажений выходного сигнала при больших уровнях входного сигнала?

 

5.Почему увеличение коэффициента передачи устройства K 0 должно приводить к сужению его динамического диапазона?

 

5. Перечислите основные причины появления внутренних помех в аналоговых устройствах и укажите меры для уменьшения их влияния на выходной сигнал.

 

6. Приведите классификацию усилительных устройств. Почему широкополосные усилители способны усиливать импульсные сигналы без заметных искажений?

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.038 сек.)