Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
деле быстрое уменьшение усиления на высоких частотах введено сознательно
с по-
Нелинейные искажения 67
мощью внутреннего конденсатора из соображений устойчивости. Кривые,
расположенные ниже, показывают, как отрицательная обратная связь
выравнивает частотную характеристику за счет усиления: приведены
характеристики для значений коэффициента усиления с обратной связью 1000,
100 и 10, и они настолько ровные, что их можно чертить по линейке вплоть
до области частот, где коэффициент усиления с обратной связью достигает
кривой, относящейся к случаю разомкнутой петли обратной связи.
Частота (Ги)
Рис. 4.3. Частотные характеристики усилителей на основе ИС типа 741 при
различных значениях коэффициента обратной связи.
Хотя общие потери в усилении при введении отрицательной обратной связи
могут оказаться значительными, легко, в действительности, соединить два
усилителя с отрицательной обратной связью каскадно (то есть один за
другим) и, таким образом, восстановить значение коэффициента усиления до
величины порядка той, какая имеет место без обратной связи, но со
значительно лучшей частотной характеристикой.
4.5 Нелинейные искажения
4.5.1 Введение
С нелинейными искажениями сталкивался всякий, кому доводилось слушать
портативный радиоприемник на батареях, нуждающихся в замене. Искажения
возникают в тех случаях, когда усилитель не дает на выходе увели-
68 Отрицательная обратная связь
ченную точную копию входного сигнала, а так или иначе изменяет его форму
из-за нелинейной проходной характеристики.
На рис. 4.4 приведены строго синусоидальное колебание и два таких же
колебания, после того как они были подвергнуты нелинейным искажениям
различного характера. Искажения такого рода возникают в усилителе из-за
того, что его коэффициент усиления так или иначе зависит от мгновенной
величины сигнала. Искажения, показанные на рис 4.4(6), возникают в том
случае, когда коэффициент усиления падает при больших положительных или
отрицательных отклонениях сигнала (искажения вследствие ограничения),
тогда как на рис. 4.4(c) показаны искажения, происходящие в результате
уменьшения коэффициента усиления, когда сигнал становится очень малым по
величине вблизи пересечений нуля. Такие изъяны усилителя объединяют под
общим названием "нелинейные искажения", или "амплитуд-ные искажения", и
их можно рассматривать как внесение усилителем погрешности в выходной
сигнал. По очевидным причинам искажения, показанные на рис. 4.4(c),
называют искажениями типа "ступеньки"; они часто имеют место в усилителях
мощности как результат плохого расчета или плохой настройки.
Рис. 4.4. (а) Строго синусоидальное колебание. (Ь) Искажения вследствие
ограничения, (с) Искажения типа "ступеньки".
Нелинейные искажения 69
Поскольку отрицательная обратная связь делает коэффициент усиления не
зависящим от таких величин, как параметры транзистора и частота сигнала,
ясно, что она должна исправлять нелинейные искажения, делая коэффициент
усиления независимым от величины сигнала. Это и в самом деле происходит,
пока усиление без обратной связи остается много больше, чем с обратной
связью. Уместно разобрать этот важный вопрос более внимательно.
4.5.2 Измерение искажений гармонического сигнала
Мы выбрали синусоидальное колебание для иллюстрации искажений на рис.
4.4 совсем не случайно. Гармонический анализ показывает, что
периодическое колебание произвольной формы можно составить из
синусоидальных колебаний с частотами, кратными частоте исходного
колебания. Другими словами, можно сказать, что синусоидальное колебание
является сигналом особого рода, так как он содержит только одну частоту.
Колебание любой другой формы содержит ряд частот, называемых гармониками.
Первую гармонику называют основным колебанием, и она определяет частоту
повторения в исходном сигнале. Колебания с частотами вдвое, втрое и т.д.
большими, чем частота основного колебания, называются просто
"гармониками"; их амплитуды и фазы определяют вид колебания сложной
формы.
Когда синусоидальное колебание претерпевает нелинейные искажения в
усилителе, усилитель, в действительности, добавляет гармоники к исходному
синусоидальному сигналу. Поэтому измерять искажения удобно, подавая на
вход усилителя чисто синусоидальное колебание и определяя, в какой
пропорции по отношению ко всему выходному сигналу в нем присутствуют
гармоники. Такой метод оценки нелинейных искажений называют измерением
искажений гармонического сигнала.
Чтобы измерить вклад гармоник, к выходу усилителя подключают ре-жекторный
(заграждающий) фильтр и настраивают его на подавление основного
колебания. Остаются только гармоники, и полный коэффициент нелинейных
искажений (ПКНИ), обычно выражаемый в процентах, находят по правилу:
эфф. знач. напряжения гармоник
ПКНИ = ------------------------------------------х100%.
полное эфф. знач. выходного сигнала
4.5.3 Измерение искажений вследствие взаимной модуляции
Когда усилителем одновременно усиливаются два сигнала, наблюдается другое
