Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Аналіз властивостей радіоелектронних кіл

Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибирають той чи інший спосіб. Останнім часом у зв'язку з поширенням мікросхем частіше застосовують узагальнені способи аналізу, такі як метод графів, метод чотириполюсників та ін.

У методі чотириполюсників кожна радіодеталь, у тому числі мікросхема, розглядається як така, що має чотири зовнішніх полюси: по два на вході й виході (рис. 2.5). Із суто дво- та триполюсних деталей (резистора, конденсатора, транзистора) чотириполюсник можна утворити штучно введенням спільного приводу. Найпростіші чотириполюсники можна з’єднувати між собою й утворювати складніші чотириполюсники (каскади),які, в свою чергу, можуть утворити ще складніші тощо. Основна ідея методу полягає в тому, що всі властивості, характеристики та параметри чотириполюсника можна визначити, якщо

Рис. 2.5. Подання елементів радіоелектронних кіл у вигляді чотириполюсників

виміряти струми і напруги на його вході й виході. У загальному випадку чотириполюсник може мати активні елементи в своєму складі, тоді його називають активним. Якщо до складу чотириполюсника входить хоча б один нелінійний елемент, то чотириполюсник називають нелінійним. Усе, що приєднують до виходу чотириполюсника, називають його навантаженням і позначають або (у загальному випадку навантаження може залежати від частоти). Все, що приєднують до входу чотириполюсника, можна розглядати як джерело сигналу, яке характеризують опором генератора та його струмом або напругою.

Розглянемо елементи теорії лінійного чотириполюсника стосовно малого сигналу.

Рис. 2.6. Умовне зображення чотириполюсника (а) і приєднання до нього генератора та

навантаження (б)

Якщо з чотирьох параметрів, які можна виміряти, два довільних вважати незалежними, то зв'язок між струмами і напругами на вході й виході чотириполюсника можна записати за допомогою однієї з шести систем рівнянь:

а г

б д (2.1)

в е

Усі ці системи рівноправні, для аналізу можна вибрати будь-яку з них. Результати, одержані в одній системі, можна легко перерахувати в іншу. Оскільки в радіоелектроніці мають справу переважно з паралельними з'єднаннями, коли зручніше вимірювати напруги, а розрахунки виконувати стосовно провідностей, вибираємо систему рівнянь, в якій за незалежні змінні приймаємо саме напруги та . На рис. 2.6 показано позитивні напрямки струмів і напруг. Якщо напруги вважати нескінченно малими величинами та ,то в рівнянні (2.1 б) відповідні зміни струмів визначаються повними диференціалами

(2.2)

Частинні похідні в цих виразах мають розмірність провідності, їх називають Y-параметрами чотириполюсника, а система рівнянь набуває вигляду

(2.3)

У лінійних чотириполюсниках Y- параметри є сталими величинами, тому рівняння для них можна записати в скінченних приростах

(2.4)

Коли незалежні змінні є гармонічними функціями часу, то й відгуки в лінійному чотириполюснику мають гармонічну форму. В цьому разі прирости струмів і напруг можна замінити комплексними амплітудами, а систему рівнянь (2.3) записати у вигляді

(2.5)

або в матричній формі

. (2.6)

У загальному випадку власні параметри лінійного чотириполюсника є комплексними величинами, що мають такий фізичний зміст:

– вхідна провідність при незмінній напрузі на виході;

– пряма прохідна провідність (провідність прямої передачі сигналу) при незмінній напрузі на виході;

– вихідна провідність при незмінній напрузі на вході;

– зворотна прохідна провідність (провідність зворотної передачі сигналу) при незмінній напрузі на вході.

Зазначені параметри можуть бути виміряні експериментально, якщо провести два досліди: коротке замикання на виході при вмиканні джерела сигналу ліворуч (перший дослід) і праворуч (другий дослід). Тому ці параметри ще називають параметрами короткого замикання.

Для пасивних чотириполюсників справедливим є принцип взаємності, тобто , а якщо чотириполюсник симетричний, то виконується й умова . Таким чином, пасивні чотириполюсники характеризуються трьома незалежними параметрами, а пасивні симетричні — двома.

Іноді для аналізу чотириполюсників використовують систему рівнянь (2.1 а) або (2.1 в). При цьому всі розв'язки одержують в малосигнальних - або -параметрах. Інші три системи рівнянь (2.1 г) — (2.1 е) на практиці майже не застосовуються.

Параметри чотириполюсника — це фізичні величини, що кількісно визначають його вплив на передачу сигналу і режим роботи приєднаних до нього пристроїв. Однак їхні чисельні значення часто залежать від режимів роботи самих чотириполюсників. Тому в широких діапазонах зміни амплітуд, частот та інших величин, які характеризують сигнали, властивості

чотириполюсників описують за допомогою характеристик.

Характеристики — це функціональні залежності струмів, напруг, коефіцієнтів передачі на вході та виході чотириполюсника від амплітуд, частот, часу й інших незалежних величин, за якими можна визначити параметри чотириполюсника і можливість використання його для передачі сигналу в певних інтервалах частот та напруг.

Найчастіше користуються сім'ями ВАХ, амплітудною (АХ), амплітудно-частотною (АЧХ), фазочастотною (ФЧХ) та перехідною (ПХ) характеристиками чотириполюсника. За цими характеристиками визначають такі його параметри: постійні струми та напруги, що забезпечують вибране положення РТ при відсутності сигналу; малосигнальні параметри в околі РТ; динамічний діапазон і коефіцієнт передачі на середніх частотах (або на середині діапазону частот); граничні нижня та верхня частоти; коефіцієнти частотних спотворень і та фазові зсуви і , що їм відповідають; вхідний та вихідний опори, а в разі прямокутних імпульсних сигналів — спотворення фронтів і та вершини і .

У тому випадку, коли розглядають чотириполюсник у статичному режимі при постійному струмі або під дією тонального гармонічного сигналу, користуються системою рівнянь в скінченних приростах (2.4), а для визначення властивостей чотириполюсника в широкому діапазоні зміни амплітуд сигналу знімають і будують ВАХ (вхідну, прямої передачі сигналу та вихідну).

Вольт - амперні характеристики показують функціональні залежності між напругою (вольти) і струмом (ампери), виміряними на двох зовнішніх полюсах чотириполюсника при фіксованих значеннях напруг або струмів на інших двох зовнішніх полюсах. За цими характеристиками визначають струми та напруги, що характеризують режим роботи чотириполюсника за відсутності сигналу (в статичній РТ) і значення -параметрів в її околі при малих амплітудах сигналу. Ці параметри називають малосигнальними, а чотириполюсник уважають умовно лінійним, навіть якщо в ньому є суто нелінійні елементи (рис. 2.7).

Вольт-амперні характеристики можуть використовуватися для побудови АХ чотириполюсника, визначення його коефіцієнта передачі, динамічного діапазону, графоаналітичного аналізу властивостей при сигналах великої амплітуди.

У загальному випадку до складу чотириполюсника входять реактивні елементи, а його -параметри залежать від частоти. Тому для аналізу властивостей чотириполюсника в діапазоні частот застосовують систему рівнянь (2.5), з якої одержують рівняння амплітудно- та фазочастотних характеристик.

Таким чином, вимірювання параметрів чотириполюсника і дослідження їх у діапазоні зміни амплітуд та частот діючого сигналу дають змогу знайти вольт-амперні, амплітудну, амплітудно- і фазочастотну характеристики чотириполюсника, а також визначити такі його параметри, як вхідна і вихідна провідності, коефіцієнт передачі сигналу.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Схеми радіоелектронних пристроїв	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.