Определение частотной, фазовой и переходной характеристик

Анализ свойств и характеристик многокаскадных усилителей, как указывалось ранее, производят следующим образом. Вначале определяют свойства и характеристики отдельных каскадов и цепей по их эквивалентным схемам, подвергая их анализу и расчету, а затем по данным этих каскадов находят показатели всего усилительного устройства. Наиболее наглядным и простым методом анализа характеристик усилительного каскада является метод составления уравнений контурных токов и узловых напряжений для его эквивалентной схемы, по которым затем находят частотную, фазовую или переходную характеристику каскада и электрические данные деталей принципиальной схемы.

При выводе уравнений частотной и фазовой характеристик каскада, необходимых для определения свойств и расчета усилителей гармонических сигналов, обычно предполагают, что на вход каскада от внешнего источника сигнала подается установившееся синусоидальное электрическое колебание известной амплитуды и частоты U_вх=U_вхmsinωt. Затем для эквивалентной схемы каскада составляют систему уравнений Кирхгофа в комплексной форме для контурных токов и узловых напряжений, решив которую находят установившееся для произвольной частоты ω значение выходного сигнала U_вых=U_выхmsin(ωt+φ). Поделив U_вых на U_вх или Е_ист, получают уравнение частотно-фазовой характеристики К=F₁(ω)или К^*=F₂(ω), которое затем можно привести к нормированному виду Y=F₃(ω) или Y=F₄(ω). Выражения, определяющие модуль К, К^* или Y, являются уравнениями частотной характеристики анализируемого каскада; они могут быть представлены в обычном или нормированном виде. А уравнениями его фазовой характеристики являются выражения, определяющие вносимый каскадом угол сдвига фазы φ= F₅(ω) или φ=F₆(Х). Решив уравнение частотной характеристики относительно электрических данных деталей каскада, получают формулы для их расчета по допустимым частотным искажениям на нижней ω_н и верхней ω_в рабочих частотах.

При выводе уравнения переходной характеристики каскада, необходимого для определения свойств и расчета усилителей импульсных сигналов, обычно полагают, что на вход усилителя от источника сигнала подается мгновенный скачок напряжения u_вх. Составив по эквивалентной схеме каскада систему уравнений Кирхгофа для мгновенных значений контурных токов и узловых напряжений, решением этой системы находят зависимость мгновенного значения выходного напряжения от времени u_вых= F(t), представляющую собой переходную характеристику каскада, которую затем можно привести к нормированному виду y=f(x). Решив уравнение переходной характеристики относительно электрических данных деталей принципиальной схемы, получают формулы для их расчета по допустимым искажениям фронта и вершины усиливаемых импульсов.

Если уравнение частотно-фазовой характеристики Y=F(ω) уже имеется, то уравнение переходной характеристики каскада можно получить из него с помощью так называемого операционного метода.