Частотные свойства электрических цепей: АЧХ,ФЧХ, полоса пропускания

АЧХ - АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ характеристика (частотная характеристика) - зависимость амплитуды колебания на выходе устройства от частоты входного гармонического сигнала. Измеряется по изменению частоты постоянного по амплитуде входного сигнала. Амплитудно-частотнаяхарактеристика показывает, как передаются его отдельные гармонические составляющие, и позволяет оценить искажения его спектра.

Фазово-частотная характеристика (ФЧХ) — частотная зависимость разности фаз между выходным и входным сигналами.
Для линейной электрической цепи, зависимость сдвига по фазе между гармоническими колебаниями на выходе и входе этой цепи от частоты гармонических колебаний на входе.
Часто ФЧХ используют для оценки фазовых искажений формы сложного сигнала, вызываемых неодинаковой задержкой во времени его отдельных гармонических составляющих при их прохождении по цепи

Важнейшей характеристикой линейной электрической цепи является комплексная передаточная функция H(j ). При этом электрическую цепь удобно изображать в виде четырехполюсника (рис. 4.1), на входные зажимы (1 – 1' ) которого подается сигнал в виде напряжения с комплексной амплитудой U_m1, или тока с комплексной амплитудой I_m1, а реакция снимается с выходных зажимов (2 – 2' ) также в виде напряжения или тока с комплексными амплитудами U_m2, I_m2>. Комплексная передаточная функция (КПФ) определяется как отношение комплексной амплитуды реакции цепи к комплексной амплитуде входного воздействия.

В зависимости от типов входного воздействия и реакции цепи различают следующие виды КПФ:

1. Комплексная передаточная функция по напряжению

,

где U_m1, U_m2, U₁, U₂ – комплексные амплитуды и комплексные действующие значения напряжения воздействияна входе и напряжения реакции на выходе.

2. Комплексная передаточная функция по току

,

где I_m1, I_m2, I₁, I₂ — комплексные амплитуды и действующие значения тока воздействия и тока реакции.

3. Комплексное передаточное сопротивление

.

4. Комплексная передаточная проводимость

Из данных определений следует, что H_u(j ) и H_i(j ) являются безразмерными величинами, a H_Z(j ) и H_Y(j ) – имеют соответственно размерности сопротивления и проводимости.

Комплексные передаточные функции определяются на частоте

сигнала воздействия и зависят только от параметров цепи.

Как всякую комплексную величину H(j ) можно представить в показательной, тригонометрической и алгебраической форме:

;

;

,

где – модуль комплексной передаточной функции называется амплитудно-частотной характеристикой цепи (АЧХ), а – аргумент комплексной передаточной функции называют фазо-частотной характеристикой цепи(ФЧХ).

Полоса пропускания (прозрачности) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Иногда, вместо термина "полоса пропускания", используют термин "эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)". В ЭППЧ сосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90%). Этот диапазон частот устанавливается для каждого сигнала экспериментально в соответствии с требованиями качества.

Основные параметры полосы пропускания

Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.

Ширина полосы

Ширина полосы пропускания - полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной.

Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ, на котором амплитуда колебаний равняется (или для мощности) от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует −3 дБ.

Иногда полосу пропускания определяют также по фазо-частотной характеристике устройства^[1].

Ширина полосы пропускания выражается в единицах частоты (например, в Гц).

Расширение полосы пропускания позволяет передать большее количество информации.

Неравномерность АЧХ

Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот.

Неравномерность АЧХ выражается в децибелах.

Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала.

Различают:

Абсолютную полосу пропускания: 2Δω = Sa

Относительную полосу пропускания: 2Δω/ωo = So

15. Свойства р-п - перехода. Полупроводниковый диод, ВАХ, параметры, эквивалентная схема.

p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Донорная примесь: основные носители заряда - свободные электроны. Остается положительный ион примеси. Акцепторная примесь: основные носители заряда—дырки. Остается отрицательный ион примеси. В месте контактадонорного и акцепторного полупроводников возникает электронно-дырочный переход (p-n-переход).

Свойства р-п-перехода

1. Образуется запирающий слой, образованный зарядами ионов примеси: d=10^-7 м,  = 0.4—0,8 В.

2. Направление внешнего поля (источника) совпадает с направлением контактного поля. Тока основных носителей заряда нет. Существует слабый токнеосновных носителей заряда. Такое включение называется обратным.

3. Прямое включение. Существует ток основных носителей заряда.

p-n-переход пропускает электрический ток только в одном направлении

(свойство односторонней проводимости).

.

Поиск по сайту: