Понятие колебания и сигнала. Классификация сигналов.Свойства преобразования Фурье, страница 9

Активная цепь – цепь, содержащая хотя бы один активный элемент (источник энергии) и пассивные элементы (потребители). Активный элемент должен содержать источник энергии. Принцип действия любого усилителя заключается в управлении с помощью входного сигнала процессом передачи энергии от источника питания в нагрузку.

С_бл защищает источник питания от переменного тока

Z_н - нагрузка

Усилитель называется линейным, если содержит только линейные элементы. Транзистор является нелинейным элементом, так как его ВАХ нелинейная. Сопротивление транзистора зависит от приложенного напряжения. Если обеспечить такую работу транзистора, что изменение тока и напряжения транзистора не выходят за пределы линейного участка ВАХ, тогда этот транзистор можно называть линейным. Линейный усилитель можно анализировать с помощью линейных схем замещения. При этом транзистор заменяется, например, источником тока с внутренней проводимостью. В нашем курсе чаще всего будет линейная схема, основанная на использовании у-параметров.

S – крутизна проходной ВАХ в рабочей точке;

R_i – выходное сопротивление транзистора;

Z_н – сопротивление нагрузки.

Эта схема замещения справедлива для сравнительно низких частот (до 10 кГц)

Обе эти схемы применяются для сравнительно низких частот (да 10 кГц), так как для более высоких частот надо учитывать паразитные емкости.

Чтобы проверить, линейный ли усилитель, нужно подать на его вход гармонический сигнал, тогда на его выходе должны получить также гармонический сигнал.

§5. Линейный резонансный усилитель (РУ) и его основные характеристики.

РУ относится к классу избирательных усилителей, предназначенных для усиления высокочастотных модулированных и немодулированных сигналов. Относительная полоса пропускания усилителя:

, где  - центральная частота в полосе пропускания.

Усилитель называется резонансным, так как в нагрузке используется колебательный контур (LRC_k).

 - паразитная емкость.

 - резонансное сопротивление контура.

 -волновое или характеристическое сопротивление контура

 - добротность контура

R_э – резонансное сопротивление эквивалентного контура (с учетом влияния на контур со стороны сопротивления транзистора R_i и R₁).

Будем считать, что частота воздействующего сигнала будет находиться вблизи ω_р.

где  - обобщенная расстройка.

|ω-ω_р| – абсолютная расстройка.

(ω-ω_р)/ω – относительная расстройка.

 - резонансный коэффициент усиления

АЧХ:

ФЧХ:

_э на границе полосы пропускания должна быть равна 1.

§6. Прохождение радиосигнала с гармонической АМ через линейный резонансный усилитель.

а₁(t) – воздействие, а₂ (t) – отклик цепи на воздействие

Схема РУ.

Для линейной цепи справедлив принцип суперпозиции.

Возможны два случая настройки резонансного усилителя: точная и неточная.

1) Случай точной настройки усилителя.

где

Вывод: при прохождении радиосигнала с гармонической АМ через настроенный резонансный усилитель наблюдается следующие изменения сигнала:

а) изменилась амплитуда несущей в Н₀ раз (не существенно);

б) фаза несущего колебания изменилась на π (не существенно);

в) форма огибающей осталась гармонической;

г) глубина модуляции уменьшилась <М (искажения);

д) огибающая радиосигнала сдвинута во времени на; или фаза сдвинута во времени на .

Примечание: при прохождении через настроенный резонансный усилитель радиосигнала, модулированного по амплитуде несколькими гармониками, форма огибающей искажается из-за разницы условия прохождения разных боковых составляющих.

2) Случай неточной настройки усилителя.

 – результирующий вектор выходного сигнала. Угловое положение  с течением времени изменяется, что свидетельствует о наличие в сигнале угловой модуляции, ее называют паразитной модуляцией.

Амплитудная модуляция в этом выходном сигнале есть, но ее закон искажен (отличаются от гармонического).

Вывод: при прохождении радиосигнала с гармонической АМ через расстроенный усилитель наблюдается:

а) искажение огибающей, б) появление паразитной угловой модуляции.

Общий вывод: при прохождении радиосигнала АМ через резонансный усилитель появляются линейные искажения из-за неравномерности АЧХ и нелинейности ФЧХ.