80197

Элементная база линейных цепей

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Таким образом анализируемая RС-цепь при малых τα может осуществлять линейную операцию дифференцирования поданного на нее сигнала. Чтобы определить частотный коэффициент передачи дифференцирующей цепи, запишем комплексную амплитуду тока

Русский

2015-02-16

163.43 KB

1 чел.

Элементная база линейных цепей.

Линейные четырехполюсники

По функциональному назначению линейные цепи делят на

а) дифференцирующие цепи и устройства;

б) интегрирующие;

в) частотно-избирательные цепи;

г) линейные усилители и фильтры.

Дифференцирующая цепь - последовательной электрическая RC-цепь, на входе которой действует напряжение uBX(t), а выходное напряжение uBЫX(t), снимается с резистора R

Дифференцирующая цепь: а — схема; б — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

На основании второго закона Кирхгофа

i(t) -мгновенное значение напряжения для всей линейной цепи

Продифференцируем по времени обе части этого соотношения:

Умножив и поделив первое слагаемое в правой части на R и учитывая, что uBЫX(t)=i(t)R, получим

Обозначим – постоянная времени цепи, получим

Если постоянная времени настолько мала, что выполняется условие

то окончательно получим

Таким образом  анализируемая RС-цепь при малых τα может осуществлять линейную операцию дифференцирования поданного на нее сигнала.

Чтобы определить частотный коэффициент передачи дифференцирующей цепи, запишем комплексную амплитуду тока:

Выразив комплексную амплитуду выходного напряжения через ток UBЫX = IR, находим частотный коэффициент передачи

Модуль частотного коэффициента передачи,

 

нижняя граничная частота полосы пропускания (мощность выходного сигнала убывает в 2 раза)

верхнюю частоту спектральной плотности прямоугольного видеоимпульса принято приближенно ограничивать значением ωИ = 2π/τИ. Тогда условие для соотношения частот ωН > ωИ можно записать в виде τα << τИ /(2π), или как τα<<τИ .

При больших отношениях ταИ линейную электрическую RC-цепъ применяют как разделительную, разделяющую цепи переменного и постоянного токов, а при малых ταИ — как дифференцирующую.

Интегрирующая цепь - последовательная электрическая RC-цепь, на входе которой действует напряжение uBX(t), а выходное напряжение uBЫX(t), снимается с емкости С.

Интегрирующая цепь: а — схема; б — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

Используя аналогию с формулой для дифференцирующей цепи, запишем

Если τα настолько велика, что

То

Интегрируя получаем

Для определения частотного коэффициента передачи интегрирующей цепи запишем комплексную амплитуду тока через комплексное входное напряжение

Т.к.

Получим

Определив модуль К(ω) находим АХЧ

Из условия К(ωВ)=1/(2)0,5 можно определить верхнюю граничную частоту полосы пропускания интегрирующей цепи

Из графика для К(ω) следует, что интегрирующая цепь не пропускает высокочастотные составляющие спектра входного сигнала, поэтому в радиоэлектронных устройствах их используют в качестве так называемых сглаживающих (smoothing), или низкочастотных, фильтров.

Резонансные цепи – предназначены для выделения полезного сигнала из смеси побочных сигналов и шумов.

Последовательный колебательный контур.

Запишем полное входное сопротивление (импеданс — устаревшее) контура

Приняв Z=0, находим резонансную частоту контура (формула Томсона)

 

На резонансной частоте сопротивление контура актичвно и равно R. На любой другой частоте

где ρ –характеристическое сопротивление контура (сопротивление емкости или индуктивности на частоте резонанса).

Преобразуем Z (импеданс) к виду

Можно показать, что  модуль частотного коэффициента передачи для малой абсолютной расстройки частоты контура относительно частоты входного сигнала. ∆ω = ω  - ωР имеет вид

Данная функция представляет собой АЧХ контура, графически отображаемую в виде резонансной кривой.

Полоса пропускания контура определяется из условия КI(ω)≥ 1/(2)0,5. исторически её принято записывать через 2∆ωР 

Так как на частоте резонанса напряжения на контуре UВХ= IРR, Uc =IР ρ,  то

Итак, при настройке контура в резонанс амплитуда напряжения на конденсаторе (или индуктивности) в Q раз больше амплитуды входного напряжения. Поэтому резонанс в последовательном контуре называют резонансом напряжений.

Параллельный колебательный контур. Такой контур состоит из параллельно соединенных индуктивности L и емкости С, а в цепь индуктивности включено сопротивление ее потерь R.

Полное входное сопротивление контура

Аналитически АЧХ параллельного контура отражается зависимостью нормированного по резонансному сопротивлению модуля входного сопротивления от величины абсолютной расстройки

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) параллельного контура определяется следующим выражением

Частотный коэффициент передачи контура по току нетрудно определить, вычислив отношение тока емкости (индуктивности) к входному току. На резонансной частоте этот параметр выразится простой формулой

 

Итак, на резонансной частоте ток в параллельном контуре в Q раз больше входного тока. Поэтому говорят о резонансе токов в параллельном контуре. Полоса пропускания параллельного контура определяется той же формулой, что  и последовательного.

Связанные контуры. Позволяют существенно повысить частотную избирательность радиотехнических устройств, в которых удается получать близкую к идеальной (прямоугольной) форму АЧХ. Простейшими многоконтурными частотно-избирательными цепями являются два связанных колебательных контура.

Одним из основных параметров связанных контуров является коэффициент связи КСВ. Для связанных контуров с индуктивной связью КСВ = M/L, а с емкостной —

КСВ = С/(С + ССВ). Наиболее же важным параметром обычно считают фактор связи 

Ас = КСВ Q. При Ас < 1 связь называют слабой, а при Ас>1сильной.

АЧХ связанных контуров определяется модулем коэффициента передачи К(ω)

Колебательные системы из большого числа связанных контуров называются фильтрами сосредоточенной селекции. С их помощью удается получить амплитудно-частотную характеристику, еще более приближающуюся к прямоугольной форме.

АЧХ индуктивно связанных контуров

Неискажающая передача сигналов через линейные цепи. Рассмотрим идеальный линейный четырехполюсник, частотный коэффициент передачи которого теоретически определяется функцией вида

где КН=К(ω) – постоянный коэффициент; tС=φ(ω)/ ω – некоторый момент времени (текущее время). Видим, что АЧХ равномерна, а ФЧХ – линейна в бесконечной полосе частот

Можно показать, что колебание на выходе идеального линейного четырехполюсника с точностью до постоянного коэффициента КН повторяет смещенный на определенное время входной сигнал.

идеальный линейный четырехполюсник, обладающий равномерной АЧХ и линейной ФЧХ в бесконечной полосе частот, теоретически осуществляет передачу радиотехнических сигналов без искажений. В практических линейных цепях даже в полосе пропускания АЧХ не всегда равномерна, а АЧХ — не строго линейна. Но важной особенностью линейных цепей является то, что при прохождении через них сигналов не нарушается форма ни одной гармонической составляющей, а может изменяться лишь их амплитуда и начальная фаза. Поэтому такие искажения в линейных цепях относят к классу линейных (иначе, частотных).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24477. Психология в системе наук о человеке. Предмет и структура психологической науки. Прикладная психология и её задачи 43 KB
  Психология в системе наук о человеке. Прикладная психология и её задачи. В наиболее общем виде психология может быть определена как наука направленная на изучение закономерностей развития и функционирования психики как особой формы жизнедеятельности. Современная психология находится в системе наук занимая промежуточное положение между философскими науками с одной стороны естественными с другой социальными с третьей.
24478. Классификация методов психологического исследования 36.5 KB
  Классификация методов психологического исследования. Метод путь познания опирающийся на некую совокупность ранее полученных знаний принципов. Существуют различные подходы к описанию и классификации методов психологического исследования. Наиболее общепризнанной классификацией методов психологического исследования в отечественной психологии является классификация Б.
24479. Эволюция психики в филогенезе. Стадии развития психики 28.5 KB
  Эволюция психики в филогенезе. Стадии развития психики. Развитие психики в филогенезе это качественные изменения психики происходящие в рамках эволюционного развития живых существ обусловленные усложнением их взаимодействия с окружающей средой. Леонтьева объективным критерием психики является способность организма реагировать на биологически нейтральные абиотические свойства внешней среды.
24480. Бихевиоризм и необихевиоризм.Теория оперантного бихевиоризма 47 KB
  Предмет бихевиоризма или поведенческой психологии поведение которое понималось как совокупность реакций индивида на стимулы внешней среды. Основная задача бихевиоризма по Уотсону заключается в накоплении наблюдений над поведением человека для того чтобы в каждом данном случае при данном стимуле психолог мог предсказать какова будет реакция или если дана реакция какой ситуацией данная реакция вызвана...
24481. Психоаналитическое направление в психологии 42.5 KB
  Структура личности по Фрейду состоит из трех компонентов Ид Оно Эго Я и Суперэго СверхЯ. Задача Эго адаптация к воздействиям со стороны Ид и к требованиям окружающей реальности. Суперэго включает моральные запреты нормы традиционные ценности и идеалы общества. Инстинкты содержащиеся в Ид диктуют человеку желания которые входят в противоречия с содержанием Суперэго вызывая внутренний конфликт и трудно переносимое личностью состояние тревоги.
24482. Гештальтпсихология. Описание эмпирических методов 38.5 KB
  Gestalt целостная форма образ структура является основным в гештальтпсихологии и выступает в качестве единицы анализа сознания и психики которое обозначает целостные несводимые к сумме своих частей образования сознания. Непосредственное начало гештальтпсихологии положено проведёнными М. Согласно гештальтпсихологии в случае совпадения этих структур наступает момент инсайта озарения и возникшая задача оказывается решенной. Объяснение этой зависимости выводило за рамки исходных принципов гештальтпсихологии и резко подчеркнуло...
24483. Культурно-историческая психология. Индивидуальность 35 KB
  Культурноисторическая психология. Культурноисторическая концепция разрабатывалась Выготским и его школой Леонтьев Лурия Эльконин Запорожец и др. Согласно культурноисторической концепции в психическом развитии существует как бы две переплетенных линии. Для проверки основных положений культурноисторической теории Выготским с сотрудниками была разработана €œметодика двойной стимуляции€ с помощью которой моделировался процесс знакового опосредствования прослеживался механизм €œвращивания€ знаков в структуру психических функций ...
24484. Гуманистическая психология 45.5 KB
  Возникнув как противостоящая традиционному психоанализу и бихевиоризму и испытывая сильное влияние экзистенциальной философии гуманистическая психология выдвигала свои идеи в понимании природы человека: Целостный подход к личности которую нельзя разложить на отдельные элементы рефлексы когнитивные процессы фиксации и проекции и т. внимание к индивидуальным особенностям каждой личности. Важнейшими характеристиками личности являются свобода в принятии решений самостоятельность и опора на себя независимость от внешних факторов ...
24485. Когнитивная психология 42 KB
  cognitio знание познание одно из ведущих направлений современной зарубежной психологии изучающее структуру и протекание познавательных процессов человека. как реакция на характерное для бихевиоризма отрицание роли психических процессов и их структурной организации в деятельности человека. Исследования во многом основывались на компьютерной метафоре аналогии между преобразованиями информации в вычислительном устройстве и осуществлением познавательных процессов у человека. В дальнейшем центральными стали вопросы организации...