Одним из наиболее важным параметров радиоэлектронного устройства является его амплитудная характеристика. На графике отображается зависимость выходного переменного напряжения от входного переменного напряжения. Ее иногда путают с амплитудно-частотной характеристикой (зависимостью амплитуды выходного сигнала от частоты). Пример амплитудной характеристики радиоэлектронного устройства приведен на рисунке 1.
Рисунок 1. Амплитудная характеристика радиоэлектронного устройства
Идеальная характеристика должна представлять собой прямую линию, выходящую из начала координат. Отклонение выходного напряжения от идеальной зависимости в точке 2 вызывается ограничением синусоидального сигнала сверху или снизу (насыщение или отсечка транзистора). Отклонение от идеальной прямой в начале графика (точка 3) вызывается наличием шумового напряжения. Шум в усилительных приборах присутствует всегда, поэтому даже при отсутствии входного напряжения на выходе есть какое-то напряжение.
Для построения амплитудной характеристики потребуются генератор переменного тока и вольтметр переменного напряжения.
Не следует путать амплитудную характеристику с передаточной характеристикой усилительного элемента. В качестве примера на рисунке 2 приведены передаточные характеристики полевого транзистора КП102Е.
Рисунок 2. Передаточные характеристики полевого транзистора
Эту зависимость можно снять при помощи простейшего ампервольтомметра (тестера) и лабораторного источника питания. На передаточной характеристике транзистора можно отложить рабочую точку и в зависимости от этой точки будет меняться коэффициент усиления транзистора и вместе с ним наклон амплитудной характеристики усилителя. Пример выбора рабочей точки на передаточной характеристике транзистора приведен на рисунке 3.
Рисунок 3. Усиление синусоидального сигнала на транзисторе
На данной характеристике можно отметить режим отсечки и режим насыщения транзистора, а также построить графики изменения входного напряжения и выходного тока.
Амплитудная характеристика усилителя конечно же зависит от передаточной характеристики. Изменяя положение рабочей точки на передаточной характеристике можно изменять коэффициент усиления. Это приведет к изменению наклона амплитудной характеристики. Рабочая точка может приближаться к напряжению отсечки или напряжению насыщения транзистора. На амплитудной характеристике любое отклонение от середины передаточной характеристики приведет к уменьшению входного максимального напряжения. Эта означает, что ограничение сигнала наступит при меньшем напряжении (точка 3 на графике, приведенном на рисунке 1).
Отклонение графика от идеальной прямой в точке 2 вызвано другими причинами. Это напряжение шумов и помех усилителя или радиоэлектронного устройства. При отсутствии сигнала на входе усилителя на его выходе будут присутствовать только шумы и помехи. Амплитудная характеристика позволяет определить коэффициент усиления и динамический диапазон радиоэлектронного блока. Динамический диапазон определяется как отношение максимального сигнала к минимальному в линейном масштабе или разность максимального уровня сигнала и минимального в логарифмическом масштабе:
Umax и Umin определяются по амплитудной характеристике прибора (см. рисунок 1)
Результирующая амплитудная характеристика радиоэлектронного устройства определяется характеристиками каждого из его блоков. В результате усиления шумов предыдущих каскадов динамический диапазон всего устройства в целом может уменьшаться. Увеличение динамического диапазона может быть вызвано применением фильтров, которые будут подавлять внедиапазонные шумы и помехи, поэтому правильное взаимное расположение блоков может значительно улучшить амплитудную характеристику устройства в целом.
Дата последнего обновления файла 04.08.2018
