III. Частотная, фазовая и переходная характеристики

Искажения – это отклонение формы выходного сигнала от формы входного сигнала. Наличие в усилителе реактивных сопротивлений, зависящих от частоты приводит к изменению формы сигнала на выходе. Это происходит по двум причинам:

1) гармонические составляющие основного сигнала усиливаются не одинаково, т.е. коэффициент усиления имеет разные значения на разных частотах.

2) гармонические составляющие входного сигнала, т.е. синусоидальные при усилении сдвигаются на различные отрезки времени, т.е вносимые усилителем фазовые сдвиги изменяют взаимное расположение в выходном сигнале.

 

Частотная характеристика:

 

 

 

На частотной характеристике выделяют три точки fср- средняя частота, когда коэффициент усиления равен сто процентов от максимально возможного; fн и fв – нижняя и вверхняя рабочая частота, усиление на которой составляет 0,707 (3 dB) от максимального.

Рабочей полосой называют полосу частот от значения fн до значения fв, в котором значение коэффициента усиления не выходит за приделы заданного допуска.

Частотные искажения оценивают с помощью коэффициента частичного искажения , где Кср – коэффициент усиления на средней частоте

К(f) – коэффициент усиления на заданной частоте.

Также для этих целей используют коэффициент относительного усиления

Коэффициенты М и У могут выражаться в логарифмических единицах.

Если рассмотреть коэффициенты для каждого каскада, то М=М1+М2+М3+…..(для усилительного)

М=М1М2М3…..(для обычного каскада)

Искажение второго вида называются фазовыми искажениями. Если записать формулу К(jw) в комплексном виде, а потом разделить действительную и мнимую часть, то получится следующая формула . Мнимая часть определяет фазовое искажение.

 

Фазовая характеристика.

 

 

 

 

 

 

Для оценки фазовых искажений используется фазовая характеристика усилителя с линейным масштабом по частоте. Если все гармонические составляющие входного сигнала сдвигаются на одно и тоже время, то фазовые искажения отсутствуют. Для рассмотренного случая сдвиг фаз оказывается пропорциональным частоте входного сигнала и фазовая характеристика имеет вид прямой, проходящей под наклоном. Как частные, так и фазовые искажения называются линейными, т.к. их воздействие связанно с линейными элементами схем. Для оценки работы усилителя при передаче импульсных сигналов линейные искажения оцениваются по передаточной характеристике.

Передаточная характеристика – это реакция усилителя на ступенчатое входное напряжение.

 

 

 

 

 

Передаточная характеристика рассматривается в двух временных масштабах:

первая область – младших времен (или область импульса)

вторая область – больших времен (или область спада плоского импульса)

 

 

 

 

- это величина выбросов фронта импульсов всех больших установившихся значений. Чем меньше tфр и меньше , тем лучше импульсные свойства усилителя.

 

 

 

- спад плоской вершины импульса. Чем меньше , тем лучше импульсный усилитель.