НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

6.4. Прохождение дискретных сигналов через апериодический усилитель

Дискретные сообщения обычно представляют собой последовательности импульсов. При передаче таких последовательностей через инерционные цепи форма импульсов претерпевает изменения, которые приводят к частичной или полной потере передаваемой информации. В связи с этим одной из наиболее типичных задач, с которыми сталкивается радиоинженер и исследователь в своей практической деятельности, является анализ искажения формы импульсов.

Из всего многообразия возможных форм импульсов наибольший интерес для анализа представляет прямоугольный импульс. Это связано с простотой формирования, а также с его широким применением в системах с двоичным кодом и во многих других радиотехнических устройствах. При работе с прямоугольными импульсами основное внимание обычно уделяется передаче фронта и среза импульса. Этот вопрос особенно важен, когда передаваемая или извлекаемая информация содержится в положении переднего (или заднего) перепада импульсов на оси времени (например, в некоторых радиолокационных системах).

Рассмотрим прохождение прямоугольного импульса через апериодический усилитель, изученный в § 5.6. Сначала рассмотрим схему с разделительной цепью R1, С1 (рис. 5.15, а). Передаточная функция этого усилителя определяется выражениями (5.50)-(5.52). Затем, положив С1 → ∞, перейдем к схеме рис. 5.14, а характерной для транзисторного усилителя. Пусть в момент t = 0 на вход усилителя подается прямоугольный импульс э. д. с. е(t) с амплитудой Е и длительностью Т (рис. 6.3, а). На протяжении времени от t = 0 до t = Т напряжение на выходе усилителя можно рассматривать как результат включения при t = 0 постоянной э. д. с. e1(t) = E. В момент t = Т включается дополнительная э. д. с. е2(t) = -Е, компенсирующая первую э. д. с. (рис. 6.3, б). Суперпозиция выходных напряжений u1(t) и u2(t). обусловленных действием е1(t) и е2(t), образует импульс на выходе усилителя. Таким образом, задачу можно свести к рассмотрению процессов установления в усилителе при включении на входе постоянной э. д. с.

Рис. 6.3. Искажение формы импульса в резистивном усилителе: а - импульс на входе; б - представление импульса в виде суммы двух скачков; в - деформация скачков на выходе; г - результирующий импульс на выходе; д - импульс на выходе усилителя при устранении разделительной цепи R1C1
Рис. 6.3. Искажение формы импульса в резистивном усилителе: а - импульс на входе; б - представление импульса в виде суммы двух скачков; в - деформация скачков на выходе; г - результирующий импульс на выходе; д - импульс на выходе усилителя при устранении разделительной цепи R1C1

В соответствии с формулой (2.108) при включении в момент = 0 э. д. с. е1(t) = E изображение


Тогда по формуле (6.3) выходное напряжение


Полюса подынтегральной функции были определены в § 5.6 [см. формулы (5.53)]:


Находим вычеты по формуле (6.6)


Итак,


Графики u1(t) и u2(t) = -u1(t - Т) изображены на рис. 6.3, в, а результирующее напряжение на выходе усилителя u(t) = u1(t) + u2(t) - на рис. 6.3, г.

Из формулы (6.13) и рис. 6.3, г видно, что при малых временах, т. е. при t, соизмеримых с τ0, первая экспонента в выражении (6.13) близка к единице и основное влияние на фронт импульса оказывает вторая экспонента. Когда же t становится соизмеримым с τ1, характер функции u1(t) определяется в основном первой экспонентой. То же самое относится к функции u2(t) при отсчете времени с момента t = T. Прямоугольный импульс с амплитудой KмаксE, который имел бы место в идеальном усилителе с равномерной частотной характеристикой, изображен на рис. 6.3, г штриховой линией.

Искажение формы реального импульса проявляется: а) в конечной крутизне фронта и среза, б) в спаде вершины импульса.

Первый из этих факторов выражен тем сильнее, чем больше постоянная времени τ0 = RC0 (и, следовательно, чем сильнее завал частотной характеристики в области верхних частот).

Второй фактор (спад вершины импульса), наоборот, выражен тем сильнее, чем меньше постоянная времени τ1 разделительной цепи R1, С1 (и, следовательно, чем сильнее завал частотной характеристики в области нижних частот).

Выбор постоянных времени τ0 и τ1 зависит от требований, предъявляемых к форме импульса на выходе усилителя. Если требуется, чтобы за время Т амплитуда достигала лишь своего максимально возможного значения KмаксE, то постоянная времени τ0 может иметь величину, близкую к Т. Форма импульса при этом далека от прямоугольной.

В тех случаях, когда требуется удовлетворительное воспроизведение формы импульса, постоянная времени τ0 должна сопоставляться со временем, отводимым на длительность фронта выходного импульса, а постоянная времени τ1 должна быть велика по сравнению с длительностью импульса Т. Этот результат имеет важное значение для правильного выбора параметров системы передачи дискретных сообщений, так как он указывает минимальное время, необходимое для перехода от одного дискретного уровня к другому.

Следует отметить, что в случае усиления импульсной последовательности проведенное выше рассмотрение справедливо при достаточно длительном интервале между импульсами, так что наложение переходных процессов от соседних импульсов не имеет места.

Продифференцировав (6.13) по t и приравняв Е к единице, получим выражение для импульсной характеристики апериодического усилителя


представленной на рис. 6.4, а.

Рис. 6.4. Импульсная характеристика резистивного усилителя: а - с разделительной цепью R1C1 (____t0 = 10-5 c, t1 = 10-2 c, t0/t1 = 10-3; --- t0 = 10-5 c, t = 10-4 c, t0/t1 = 10-1); б - без разделительной цепи)
Рис. 6.4. Импульсная характеристика резистивного усилителя: а - с разделительной цепью R1C1 (____τ0 = 10-5 c, τ1 = 10-2 c, τ01 = 10-3; --- τ0 = 10-5 c, t = 10-4 c, τ01 = 10-1); б - без разделительной цепи)

Рассмотрим прохождение прямоугольного импульса через транзисторный апериодический усилитель, схема которого представлена на рис. 5.14, а. Как указывалось в § 5.6, для этого достаточно устремить емкость С1 к бесконечности, т. е. закоротить конденсатор С1, а проводимость G1 = 1/R1 включить в G. При этом формула (6.13) переходит в


(так как τ1 → ∞), а импульсная характеристика - в


Импульс на выходе рассматриваемого усилителя изображен на рис. 6.3, д, а импульсная характеристика - на рис. 6.4, б.

предыдущая главасодержаниеследующая глава








© Сенченко Антонина Николаевна, Злыгостев Алексей Сергеевич, 2010-2018
При копировании обязательна установка активной ссылки:
http://rateli.ru/ 'rateli.ru: Радиотехника'