Передачи сигналов без искажений в электрических цепях




Для того чтобы при передаче сигнала через электрическую цепь отсутствовали искажения формы сигнала (т.е. функции воздействия и реакции были идентичны), необходимо, чтобы цепь имела частотные характеристики следующего вида:

|H(jω)| = K o; θ(ω)= - ωt o.

(4.16)

где Ко и tо – некоторые положительные константы.

 

Графики частотных характеристик такой неискажающей цепи приведены на рис. 4.11.

4.11.

Для доказательства приведенного утверждения предположим, что на входе такой неискажающей цепи действует некоторое напряжение u1(t),

представленное интегралом Фурье (4.12).

Тогда, согласно спектральному методу, напряжение на выходе u2(t) определится по (4.13). Подставим в (4.13) указанные АЧХ и ФЧХ (4.16) неискажающей цепи. Тогда получим: (4.17)

Сравнивая полученное выражение (4.17) для выходного напряжения с выражением (4.12) для входного напряжения, можно записать:

u2 (t) = K o u1(t – t o).

(4.18)

Таким образом, при передаче сигнала через рассматриваемую цепь происходит пропорциональное изменение значений сигнала в Ко раз и его задержка на некоторое время to. При этом сигналы на входе и выходе цепи как функции времени идентичны, т.е. не происходит изменение формы сигнала. Сказанное иллюстрируется на рис 4.12 при передаче видеоимпульса прямоугольной формы через электрическую цепь с частотными характеристиками (4.16).

 

Рис.4.12

 

Необходимо отметить, что в реальных цепях с реактивными элементами условия безыскаженной передачи могут быть выполнены лишь приближенно и для полосы частот конечной протяженности. Для уменьшения искажений, вносимых цепями передачи сигналов, т.е. для приближения реальных АЧХ и ФЧХ к идеальным, применяются корректирующие цепи.


Идеальная диф цепь

Таким образом, комплексный коэффициент передачи идеальной дифференцирующей цепи равен

. (5)

При этом выражение для АЧХ имеет вид

, (6)

а для ФЧХ

. (7)

АЧХ и ФЧХ идеальной дифференцирующей цепи приведены на рисунке 1.

Рисунок 1

Анализ АЧХ, приведенной на рисунке 1, подтверждает физическую нереализуемость идеальной дифференцирующей цепи: коэффициент передачи такой цепи с ростом частоты должен неограниченно возрастать, что противоречит закону сохранения энергии.

АЧХ цепи при этом равна

. (16)

Обратим внимание на то, что при выражение (16) приобретает вид:

. (17)

ФЧХ этой цепи описывается выражением

. (18)

При - это выражение приближенно равно

. (19)

АЧХ представленной цепи изображена на рисунке 5.

 

Рисунок 5

Идеальная интегрирующая цепь
При этом выражение для АЧХ будет иметь вид

, (13)

а для ФЧХ

. (14)

АЧХ и ФЧХ идеальной интегрирующей цепи приведены на рисунке 2.

Также как и в предыдущем случае идеальная интегрирующая цепь физически нереализуема, поскольку она должна обладать бесконечно большим коэффициентом усиления на постоянном токе (при ).

 

Рисунок 2

 

При подаче на вход идеальной интегрирующей цепи функции включения на выходе получается линейная функция времени.
При подаче на вход идеальной интегрирующей цепи функции включения на выходе получается линейная функция времени. Действительно,

. (15)

На рис. 3в приведен график выходного сигнала sвыхии(t) идеальной интегрирующей цепи при подаче на ее вход функции включения (рисунок 3).

 

а) б) в)

Рисунок 3

АЧХ цепи при этом равна

. (21)

Обратим внимание на то, что при выражение (21) приобретает вид:

. (22)

ФЧХ этой цепи описывается выражением

. (23)

При - это выражение приближенно равно

. (24)

АЧХ представленной цепи изображена на рисунке 9.

Рисунок 9



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-12-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: