Лекция № 18 - подобрители електрически сигнали
18.1. основни дефиниции
Устройства, в която малка цена от ако-операция за контрол на електрическа енергия значително по-голяма енергия, наречени подобрители.
Усилватели се използват широко в различни области на науката и технологиите. Съставът включва усилвател усилвателна (активно) елемент, пасивни компоненти и захранване. Цел усилвателен елемент - превръщане RE-изч енергоснабдяването на енергията на амплифицираните сигнали. Усилвател сигнал подава към входа на усилвателя, извършва контрол превръщане на процеса на захранване. резултат изход сигнал е функция на входния сигнал. Power-ТА изходен сигнал поради мощност захранване много пъти по-големи от силата на усиления сигнал. Захранващите усилва сигналите ви-делящ натоварване, което включва изход усилвател схема. Пасивни усилвателни елементи се използват за осигуряване на желания режим на работа на елемент усилвателна и за други цели.
Усилвателят може да бъде представен като четириполюсник 2, Nym входни клеми на който е свързан източник на сигнал 1, а изходът - натоварване 3 (виж фигура 18.1.). Ако един усилвателен елемент на усилвателя не се получава желаното усилване SIG-Nala използват няколко сила-ните елементи тях свързващи са между ред използването на тези или други свързващи елементи, резистори, се трансформиратormatorov и др. Един усилващ елемент и елементи, свързани към него nazyvayutusilitelnym k'as-Kadom.
Усилвателите могат да се разделят на три вида: усилватели на напрежение, ток и мощност. Условност на това разделение е свързано с факта, че цялата власт в крайна сметка повишава мощността.
Поради естеството на усиления сигнал усилватели разграничи хармонична-въп и импулсни сигнали. И през обхвата на абсолютните стойности на усилват сигнали - DC усилватели (честотен диапазон от нула до горната работна точка), АС, СЕЗОН Coy честотни, междинна честота, с ниска честота (аудио усилватели) широколентови усилватели. . В зависимост от използването на подсилващи елементи - Транзистор, лампа, LED, магнитни и т.н. В зависимост от използването на междинни съединения са галванично свързани усилватели (това директно или потенциометрично връзка; каскади с тази връзка може да подобри не само променливите компоненти на тока и напрежението на сигнала, но също така и компонент DC); резистор-кондензатор (RC) свързване (кондензатор е разделителен елемент, който не е про-нека DC компонент на изходното напрежение верига на етап въвеждане на следващия етап); трансформатор-свързан; с комуникация чрез колебание верига.
18.2. Ключови за увеличаване на производителността
С увеличаване на електрически сигнали неизбежно възниква Neko-torye изход форма на вълната отклонение от формата на въвеждане, кото-ръж нарича изкривяване. Свойствата на усилвателя и екшън-zheniya тях, въведени за да се характеризира от редица променливи, които обикновено се наричат шоу-telyami. Основните параметри са както следва.
Усилвател вход - входно напрежение Uin. tokIvh. и мощност Pin. в която усилвателя изпраща предварително определена мощност на товара, напрежението или тока, и сила, входно съпротивление Z на Кажи Рин. което в някои случаи може да се счита за активен, равноправен-Ним RVX.
Изходна усилвател - мощност Pp сигнал. ти-делящ натоварване, изходното напрежение Un или тока в най-усилвателя на изчисленото натоварване импеданс Z H. усилвател импеданс Z vyx. Обикновено се приема, че товарът не е изчерпателна, т.е.. Д. Съпротивлението активно Rd. след това
В зависимост от вида на усилвателя се отличават: напрежение печалба
текущата печалба
и мощност печалба
Коефициентите K U и К - комплексни стойности, като изходните и входните напрежения и токове са фазово отместени един спрямо друг, дължащи се на реактивен компонент на съпротивлението в усилвателя и товарни вериги:
където K - модул печалба; φ - фаза смяна между изхода и входа напрежения (токове) усилвателя.
Ако усилвателя е многостепенен, общата печалба е продукт на завоеванията на отделните етапи:
Често модули наддаване се изразяват в логаритмични единици - децибела (ПБ):
Общата печалба на усилвателните когато факторите на печалба, изразени в децибели, е равна на сумата от карта-ционни коефициенти етапа:
Ефективност (г да е ...) на елемента верига-ЛИЗАЦИЯ изход усилвател - съотношение мощност на PH на изходния сигнал на консумираната ми-изходна верига от захранване изходната верига:
Линейни деформации, причинени от присъствието на усилвател верига, REA тивни елементи - кондензатори и индуктори, soprotiv-Leniye което зависи от честотата. Тъй като това линейни елементи, наречена линейна деформация.
входния сигнал на всяка форма може да бъде представена като сумата на хармонични-еска сигнални компоненти, имащи различни честоти и стрес-schihsya неравномерно, т. Е. С различни печалби. Такива нарушения са посочени като честота. В допълнение, хармонични компоненти на сигнала преминават през усилвателя варира през време Vågå, което води до време смени изходния-делител Wuxi, т. Е. изкривяване възникне тази фаза повикване.
Честота изкривяване оценява от амплитуда-честота (честота) характеристика (честота отговор) на усилвателя, който е мост модул зависимост от печалбата K на честота F (или ъглова честота со в) (фиг. 18.2). Ако усилвателя е имало изкривяване, честотната реакция ще бъде от права линия 1 успоредно оста х, т.е.. Е. ли еднакво амплифицира сигнали с честота от 0 до ∞.
Когато М = 1, не честота изкривяване. М е по-голямо от едно, по-голямата изкривяването въведен от усилвателя. Честота коефициент иск zheny-изразена в относителни единици и логаритмична-радикално. Съотношението между тях;
Като цяло, в зависимост от целта на допустимата честота, нарушения на усилвател в диапазона от стотни от децибели - няколко децибела.
Фаза изкривяване измерва при фаза честота характеристика-ке (PFC) - (. Фигура 18.3) в зависимост от ъгъла на фазовото изместване φ между изходните и входните напрежения на усилвателя на честота F (или ъглова честота со в). Прекъснатата линия на фиг. 18.3 показва фаза отговор на усилвателя без фазовото изкривяване - права линия, преминаваща през началото. изкривявания на усилвател на сигнала фаза не са важни, защото те не се възприемат от ухото, когато слушате словото и музиката. В усилватели, импулсни сигнали са повлияни от формата на сигналите да бъдат амплифицирани.
Pи преход изкривяване. Линейните усилватели на импулсни сигнали, причинени от нарушаване на преходни в схеми на усилвателя, съдържащи реактивни елементи, както и някои инерция амплифициране елемент. Те се наричат преходни нарушения и се оценяват по преходните характерни-тикове. представлява зависимостта-доверието на моментната стойност на изходното напрежение Vout-крак (или Iout ток) сигнал от време Т, когато се доставя към входа на усилвателя моментната или ток вълната. Фиг. 18.4, и да им покажем, пулс, предоставена на входа на усилвателя. Преходно отговор представени Lena на фиг. 18.4 б. Преходна изкривяване е разделена на изкривяване гра-ващи и пулса върхове на изкривяване. За удобство, те обикновено се считат за различни честотни области: на преходно отговор в областта на малките пъти (тройни) оценявани по ръба изкривяване niyah За преходна реакция за големи пъти (нискочестотен) (Фигура 18.4 инча) съди пиковете на изкривяване niyah (фиг. 18.4 г).
Предните нарушения се характеризират с времето на установяване и освобождаване на tust δf на предната пулса. Стабилизиране време - интервал от време, през който импулсен изход напрежение се увеличава от 0,1 до 0,9 от своето стабилно състояние Uust стойност на:
Емисионен пред δf характеризира чрез съотношението на разликата между максималната и стабилни Umah Uust изходни напрежения на стабилна стойност на Uust:
Изкривяване връх планарни пулса характеризира с отношението на разликата между устойчивото състояние на стойност момент t0 Uust стойност на изходното напрежение Umin и напрежение с времето Т1. постига след време Т = t1 -T0. стационарно състояние стойност на изходното напрежение:
Допустимо преходно изкривяване зависи от устройствата на усилвателя и е посочено в спецификациите на него.
Честота, характеристики фазов преход и линейно-TION на електрически вериги са уникално свързани помежду си (едно от двете характеристики определя от друга), така че използването на графични методи за експериментално получени, например, амплитуда и фаза характеристики могат да конструират преходно отговор.
Вътрешният шума (смущения) на усилвателя. Това е сигнал към изхода на усилвател, на ток и в отсъствието на амплифицираните сигнали на входа. Напрежение собствен шум усилвател ограничава чувствителността, поради шума не може да бъде произволно амплифициране малки сигнали.
Вътрешният шума възникват главно поради топлината, демон-достойни движението на електрони в елементите на веригата и на случаен топлинна движение на носителите за зареждане в долната област на биполярни транзистори. Вътрешният шума оценява по коефициента на шум равен на съотношението на мощността на шума на изхода на усилвател Rsh.vyh на мощност шум на входа Psh.vh. умножена по печалба Kp на властта:
Динамичният обхват на усилвателя, характеризираща се с отлагания на обхвата на сигнала напрежение, което усилвателя може да се разширят, без въвеждане на смущения и изкривявания и е повече от съотношението на максималното напрежение U макс Рин до минимум неговото напрежение Uvhmin:
Dus обикновено се изразява в децибели, db след Dus = 20lg Dus.
Динамичният обхват на усилвателя се определя от амплитудата на характеристика усилвател ха - в зависимост от крайната стойност, трябва Khodnev napryazheniyasignala на входа (виж Фигура 18.5.). В идеалния случай двумерен случай, тази характеристика трябва да бъде с права, ъгълът на наклон е равна на абсциса arctgKU при дадена честота. За малки и големи стойности на входното напрежение се отклонява от линейна характеристика в първия случай на изходното напрежение на усилвателя се определя от напрежението на присъщата шума на изходния Un верига. Второ - амплитуда характеристика е нарушена поради Wuxi-среда фактор на усилвателя е намалена поради нелинейните изкривявания, въведени от усилвателя елементи усилвателна-E. Фиг. 18.5 предполага, че усилвателя е-препоръчително да се ползват от порядъка на до Uvhmin Uvhmax. Като цяло, за да се осигури предаването на звука на вълните трептения достатъчни, за да дина-namic диапазон е 60 децибела.
Нelineynye изкривяване. Това изкривяване на усиления сигнал на изхода поради нелинейност на характеристиките на ток-напрежение на отделните елементи на верига усилвател (амплифициращи елементи, бобини с феромагнитни сърцевини, трансформатори и други подобни. Г.). Причината за значителни нелинейни изкривявания ТА може да е неправилен избор на първоначалната позиция на транзистора точка в трудоспособна ЛИЗАЦИЯ прекалено голяма амплитудата на входния сигнал до неправилно изчислява индуктивност. Нелинейни изкривяване се прилага на входа на усилвател-чист sinusoi допълнително сигнал предизвиква появата на изхода на по-високите хармонични компоненти-еска които изкривяват вход форма на вълната. Прогнозна нелинейна хармонична фактор изкривяване (процента):
при което - действащи съответно (амплитуда) стойности на първата, втората, третата. н-ти хармоници ви-Khodnev ток и напрежение. Допустима стойност на участника-хармоничен коефициент зависи от целите на усилвателя. За да се подобри качеството на словото и музиката средното хармонично изкривяване на около 2%.