Показатели и характеристики аналоговых сигналов и устройств
2.3.1. Коэффициент усиления Коэффициент усиления устройства – это отношение значения параметра сигнала на выходе устройства к значению этого же параметра на входе. В зависимости от выбранного параметра сигнала различают коэффициенты усиления по напряжению (КU), по току (КI), по мощности (КP): . (2.6) Коэффициенты усиления являются безразмерными величинами. Они выражаются либо в числах, при этом и являются величинами векторными, либо в логарифмических единицах (в децибелах [дБ] при использовании десятичных логарифмов, в неперах [Нп] при использовании натуральных логарифмов): КU[дБ] = 20lg КU; КI[дБ] = 20 lg КI; КP[дБ] = 10 lg КP ; КU[Нп] = 2 ln КU; КI[Нп] = 2 ln КI; КP[Нп] = ln КP . (2.7) До конца 1960-х годов повсеместно применяли натуральное логарифмирование и единицу «непер» [Нп], теперь – десятичное логарифмирование. Поскольку единица «бел» велика и неудобна для расчетов, применяют 0,1 бел – децибел [дБ], или [dB]. Обычно коэффициент усиления К зависит от частоты К(f). Коэффициент усиления К в той области частот, в пределах которой он постоянен, называют номинальным коэффициентом усиления К0. Если устройство содержит n последовательно соединённых каскадов, то общий коэффициент усиления равен произведению Кiвсех каскадов: (2.8) В децибелах общий коэффициент усиления равен суммеКjвсех каскадов: (2.9) В общем виде коэффициент усиления может быть больше 1 (усиление сигнала), равен 1 (повторение сигнала) и меньше 1 (затуханиесигнала); в децибелах соответственно больше 0, равен 0 и меньше 0. Поэтому вводится общий термин – коэффициент передачи. 2.3.2. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики Частотные свойства устройств и источников сигналов отображаются амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ) и фазочастотными характеристиками (ФЧХ). Применительно к коэффициенту усиления (коэффициент передачи) часто используют нормированную АЧХ: M (f) = K (f) / K0 . (2.10) Идеальная АЧХ – это горизонтальная прямая M (f) = 1. Значение M (f1) для конкретной частоты f1 являются мерой частотных искажений. Часто вместо понятия «мера частотных искажений» говорят «спад частотной характеристики» e(f) = 1– M (f).
На рис. 2.6 обозначены: f Н – нижняя частота полосы сигнала; f В – верхняя частота полосы сигнала; спады АЧХ e(fН) и e(fВ) обычно принимают равными 0,707 (–3дБ); Df = f В – fН – ширина полосы пропускания устройства. Обычно на графике частоту f откладывают в логарифмическом масштабе. Коэффициент передачи М также принято откладывать в логарифмическом масштабе – в децибелах. На рис. 2.7, 2.8 приведены часто используемые упрощённые графики АЧХ и ФЧХ, так называемые диаграммы Боде.
Искажения сигналов 2.4.1. Понятия и определения Из-за несовершенства системы передачи при подаче на вход сигнала SВХ на выходе кроме полезного сигнала SВЫХ появляется нежелательный сигнала SН . Возможны 3 случая: 1. Нежелательный процесс связан с полезным сигналом детерминированной функцией SН = f(SВХ). Такой процесс называется искажением сигнала; SН – продукт искажений. Зная функцию f, можно уменьшить или совсем устранить искажения. Технические приёмы уменьшения искажений называются коррекцией, а сами устройства уменьшения искажений называются корректорами. 2. Нежелательный процесс не зависит от полезного сигнала. Такой процесс называется помехой. Помехи бывают: · регулярные (например, фон от питающей сети); · случайные, или шумы. По способу взаимодействия с полезным сигналом помехи бывают аддитивные или мультипликативные. Аддитивная помеха (рис. 2.9) суммируется с полезным сигналом; на выходе имеем SАД = SВЫХ + SН .
Мультипликативная помеха умножается на полезный сигнал, то есть сигнал модулируется помехой (рис. 2.10). На выходе имеем SМУЛ = SВЫХ ·SН .
3. Нежелательный процесс является случайной функцией полезного сигнала (помеха коррелированна с сигналом). Это – промежуточный случай между двух предыдущих. Пример – взаимодействие прямой звуковой волны в помещении (полезный сигнал) с отражёнными волнами (сигнал помехи). 2.4.2. Линейные искажения При линейных искажениях, вносимых устройством, в спектре выходного сигнала не возникают новые спектральные составляющие. Пример линейных искажений – переходные искажения при импульсном входном сигнале (рис. 2.11).
На рис. 2.11 обозначены: tИ – длительность импульса; tФ – время нарастания фронта импульса от 0,1 до 0,9 номинального значения; δ – выброс вершины импульса; α – спад вершины импульса за время tИ . Переходные искажения (рис. 2.11) связаны с частотными искажениями (рис. 2.6) при МН = МВ = – 3дБ: fВ = 0,35 tФ-1 , fН = α (2π tИ)-1 . (2.11)
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (973)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |