3. За счет чего в усилителях возникают нелинейные искажения и как они количественно оцениваются?

Причиной нелинейных искажений является прохождение сигнала через элементы, имеющие нелинейную вольт-амперную характеристику, например, лампу, транзистор, трансформатор, в результате чего искажается форма колебаний и изменяется их спектральный состав. Расчет величины нелинейных искажений сводится к определению амплитуды основной I1 и высших гармонических составляющих I2, I3. . и оценивается коэффициентом гармоник

Нормы на допустимые величины нелинейных искажений определяются назначением усилителя и имеют порядок 0,5-3,0%. Для многокаскадного усилителя:

4. Ачх фчх усилительного каскада. Нормирование ачх. Амплитудные и фазовые искажения.

Вносимые усилителем частотные искажения оценивают по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) и по фазочастотной характеристике (ФЧХ).

АЧХ называется зависимость модуля коэффициента передачи от частоты. Часто используют нормированную АЧХ, представленную на рис.2.2.

Здесь Y - относительный (нормированный) коэффициент усиления:

, .

искажения фазовые, вызываемые различным фазовым сдвигом различных по частоте составляющих спектра сигнала. Фазовые искажения создаются LC элементами, поэтому они носят линейный характер.

Зависимость угла сдвига по фазе между входным и выходным сигналами от частоты оценивается по ФЧХ, для резистивного каскада:

5. Что такое линейные искажения в усилителях и чем они обусловлены? Как оцениваются линейные искажения?

Линейные искажения возникают в двух случаях:

1)когда отдельные гармонические составляющие входного сигнала усиливаются неодинаково;

2)когда фазовые сдвиги, которые приобретают гармонические составляющие сигнала, пройдя через усилитель, изменяют их взаимный сдвиг во времени.

Чтобы усилитель в полосе рабочих частот не вносил линейных искажений, его АЧХ должна быть прямоугольной, а ФЧХ - линейной (рис. 10.9,а,б).

При наличии линейных искажений форма сигнала на выходе усилителя может отличаться от его формы на входе, но при этом новых частот в спектре выходного сигнала не возникает.

На рис. 10.9 цифрой 1 отмечены характеристики усилителя, не вносящего линейных искажений при усилении сигнала, а цифрой 2 - характеристики усилителя, вносящего искажения вследствие действия этих обоих факторов.

Чаще всего фазовые искажения не нормируются и линейные искажения оценивают коэффициентами МВ и МН. Обычно МВ=0,10... 1,и и МН=0,9 ...1,1.

Рис. 10.9. Идеальные (1) и реальные (2) АЧХ (а) и ФЧХ (б) усилителя

Однако при использовании усилителей для обработки телевизионных сигналов во избежание неправильной передачи яркости и цвета изображения нужно учитывать линейные искажения, возникающие из-за влияния нелинейности ФЧХ усилителей.

6. Амплитудная и фазочастотная характеристики. Как по ним определяется искажения и полоса пропускания.

Характеристики УУ служат для оценки искажения сигнала. Искажения - это отклонения формы выходного сигнала от формы входного. В зависимости от происхождения они подразделяются на:

 искажения частотные, вызываемые неодинаковым усилением усилителя на разных частотах. Частотные искажения создаются LC элементами, поэтому они носят линейный характер.

Вносимые усилителем частотные искажения оценивают по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) и по фазочастотной характеристике (ФЧХ).

АЧХ называется зависимость модуля коэффициента передачи от частоты. Часто используют нормированную АЧХ, представленную на рис:

Здесь Y - относительный (нормированный) коэффициент усиления: , .

Структура выражений для n-каскадного усилителя в относительных и логарифмических единицах в точности совпадает с выражениями для и получается из последних путем замены на . Количественно частотные искажения оцениваются коэффициентом частотных искажений : , . Структура выражений для n-каскадного усилителя в относительных и логарифмических единицах также в точности совпадает с выражениями для и получается из последних путем замены на . По АЧХ и допустимой величине частотных искажений определяют нижнюю и верхнюю граничные частоты, полосу рабочих частот , равную: .

искажения фазовые, вызываемые различным фазовым сдвигом различных по частоте составляющих спектра сигнала. Фазовые искажения создаются LC элементами, поэтому они носят линейный характер. Зависимость угла сдвига по фазе между входным и выходным сигналами от частоты оценивается по ФЧХ, для резистивного каскада имеющей вид, представленный на рис.2.3.

В импульсных усилителях форма выходного напряжения зависит от переходных процессов в цепях, содержащих LC элементы. Для оценки линейных искажений, называемых в ИУ переходными, пользуются переходной характеристикой (ПХ). ПХ усилителя это зависимость мгновенного значения напряжения (тока) на выходе от времени при подаче на вход единичного скачкообразного изменения напряжения (тока) (сигнала типа единичной функции).