 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Выбор частоты дискретизации при широтно-импульсной модуляции
В соответствии с теоремой Котельникова минимальное значение частоты дискретизации для неискаженной передачи сообщения должно быть больше или равно удвоенному значению верхней частоты усиливаемого (передаваемого) сигнала. Однако, это справедливо только при использовании амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). Спектр АИМ сигнала содержит спектральные составляющие 
, где 
– частота усиливаемого сигнала, 
– частота дискретизации, 
– любое целое число от 0 до бесконечности.
Широтно-импульсная модуляция относится к угловой модуляции. Спектр сигнала с ШИМ содержит значительно большее количество спектральных составляющих, частоты которых определяются выражением 
, где 
– любое целое число, рис. 8.16, рис. 8.17.
Рис. 8.16. Спектр сигнала с ШИМ при частоте сигнала F = 5, частоте дискретизации fd = 50
Рис. 8.17. Спектр сигнала с ШИМ при частоте сигнала F = 5, частоте дискретизации fd = 25
На рис.8.16 приведен спектр сигнала при 
, F = 50. Штриховой линией показана АЧХ ФНЧ второго порядка. Видно, что на выходе фильтра возможно значительное подавление спектральных составляющих, расположенных при >0 и выделение полезного сигнала с частотой .
Уменьшение частоты дискретизации до 25, рис.8.17, приводит к большому уровню спектральных составляющих 
в полосе пропускания ФНЧ и возникновению большого уровня нелинейных искажений (в спектре выходного сигнала появляются спектральные составляющие, отсутствующие в спектре входного сигнала). При этом частота дискретизации в 4 раза превышает частоту модуляции 
. Поэтому в выпускаемых усилителях звуковых частот, имеющих полосу пропускания 15 кГц, частота дискретизации выбирается 200…500 кГц, что позволяет уменьшить уровень спектральных составляющих 
в полосе пропускания ФНЧ.
Однако увеличение частоты дискретизации приводит к уменьшению к.п.д. усилителя. Это обусловлено конечной длительностью времени установления фронта сигнала с ШИМ (рис.8.18).
На рисунке показаны зависимости токов и напряжений реального импульса с конечным временем установления 
при периоде импульсов 
.
Рис. 8.17. Временные зависимости токов, напряжений и мощности на транзисторе
а – зависимость тока стока и напряжения сток-исток;
б – зависимость мощности, рассеиваемой на транзисторе.
Из рисунка видно, что при значении напряжения на открытом транзисторе 
при конечном времени установления фронта импульса, мощность, рассеиваемая на транзисторе, пропорциональна и обратно пропорциональна Т. Реально сопротивление полевого транзистора в открытом состоянии не равно нулю. Rн = 0.02 – 0.1 Ом. Это приводит к тому, что напряжение на открытом транзисторе не равно нулю, а на транзисторе рассеивается мощность I2R.
Выводы:
1. В усилителях с ШИМ КПД определяется:
– мощностью, рассеиваемой на сопротивлении насыщения открытого транзистора;
– мощностью, рассеиваемой на транзисторе на фронтах импульса.
2. Увеличение частоты дискретизации приводит к уменьшению нелинейных искажений усилителя, однако, при этом увеличивается мощность, рассеиваемая на фронтах импульса, и уменьшается к.п.д.
Поиск по сайту: