Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики определяют возможности по усилению гармонических колебаний различных частот. Из-за наличия в усилителе реактивных элементов (в том числе и паразитных), сопротивление которых зависит от частоты, коэффициент передачи такого усилителя зависит от частоты.

Коэффициент передачи усилителя гармонических сигналов в общем случае является комплексной величиной

K(jω )=K(ω ) e jϕ (ω ),

(1.1)

где K(ω )=| K(jω ) | - модуль коэффициента передачи;

ϕ (ω )=arg⁡ K(jω ) - аргумент коэффициента передачи.

Зависимость модуля коэффициента передачи усилителя от частоты входного гармонического сигнала называют амплитудно-частотной характеристикой усилителя (АЧХ). Фазочастотной характеристикой усилителя (ФЧХ) называют зависимость фазового сдвига выходного гармонического колебания относительно входного при изменении частоты.

Примерный вид АЧХ и ФЧХ для усилителя низкой частоты показан на рис. 1.2. За границами рабочего диапазона частот, характеризуемого коэффициентом усиления K 0 и близким к нулю фазовым сдвигом, появляются частотные и фазовые искажения. Частоты ω н и ω в, на которых коэффициент передачи падает до уровня 0, 707⋅ K 0 = K 0 / 2, называются нижней и верхней граничными частотами, а разность между ними Δ f= f в − f н или Δ ω = ω в − ω н =2π Δ f называют полосой пропускания усилителя. Для неискаженного усиления сигналов звукового диапазона усилитель должен иметь полосу пропускания от 20 Гц до 20 кГц.

Рис. 1.2 - АЧХ и ФЧХ УНЧ

Операционным усилителем (ОУ) называется усилитель, который характеризуется определенным набором параметров, позволяющих ему выполнять математические операции (сложения, вычитания, интегрирования и т.д. и т.п.). Это свойство и определило наименование " операционный усилитель".

Влияние обратной связи на усиление усилителя

Обратной связью называют связь между электрическими цепями, при которой часть энергии выходного сигнала передаётся на вход, т.е. из цепи с более высоком уровнем сигнала в цепи с более низким его уровнем. Обратная связь значительно влияет на свойства и характеристики усилителя, поэтому её часто вводят в усилитель (схему устройства) для изменения его свойств в нужном направление. Такая обратная связь называется внешней. Обратная связь может возникнуть и самопроизвольно, например, из-за физических особенностей усилительного элемента. Такая обратная связь называется внутренней обратной связью. Обратная связь возникающая из-за паразитных связей (емкостных, индуктивных и др.) называется паразитной.

Цепь обратной связи вместе с частью схемы усилителя, к которой она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлёй обратной связи,

При проектировании и конструировании радиоэлектронных схем принимают меры для ослабления или ликвидации внутренних и паразитных обратных связей. Если в усилителе имеется одна петля обратной связи, то связь называют однопетлёвой, если петель обратной связи несколько, связь называют многопетлёвой, рис. 4.2а и 4.2б.

Виды обратной связи

а) Однопетлевая

б) Двухпетлёвая с независимыми петлями.

Частотные и нелинейные искажения в усилителях и их оценка

Искаже́ ния сигна́ ла — изменение сигнала, вызванное несовпадением идеальных и реальных характеристик системы его обработки и передачи

Нелинейные искажения

Нелинейные искажения вызваны нелинейностью системы обработки и передачи сигнала. Эти искажения вызывают появление в частотном спектре выходного сигнала составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой изменения формы колебаний, проходящих через электрическую цепь (например, через усилитель или трансформатор), вызванные нарушениями пропорциональности между мгновенными значениями напряжения на входе этой цепи и на ее выходе. Это происходит, когда характеристика выходного напряжения нелинейно зависит от входного. Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник. Типовые значения КНИ: 0 % — синусоида; 3 % — форма, близкая к синусоидальной; 5 % — форма, приближенная к синусоидальной (отклонения формы уже заметны на глаз); до 21 % — сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы; 43 % — сигнал прямоугольной формы.

[править] Частотные искажения

Частотные искажения вызваны неидеальностью амплитудно-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала. Показателем степени частотных искажений, возникающих в каком-либо устройстве, служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒