Impulsové zesilovače


IZ - úvod:

Impulsové zesilovače mají za cíl zesílit slabý signál, a přitom co nejpřesněji zachovat tvar jeho časového průběhu. Musí splňovat tyto základní podmínky:

- i.z. musí být lineární;

- i.z. musí zesilovat všechny harmonické rovnoměrně (žádnou nesmí potlačovat);

- i.z. musí zachovávat vzájemné fázové posuny mezi jednotlivými harmonickými.


Vezmeme-li pro posouzení přenosových vlastností zesilovače (hlavně zkreslení jednotlivých harmonických) nejobtížnější impuls - ideální obdélníkový impuls (jednotkový skok), a pak tento impuls lze rozložit podle Fouriera na nekonečné množství vyšších harmonických, pak z podmínek pro impulsový zesilovač plyne, že zesilovač musí mít vyrovnanou kmitočtovou charakteristiku zisku a fáze v co nejširším rozmezí (teoreticky f = 0 ).

Odezva zesilovače na jednotkový signál na vstupu se nazývá přechodová charakteristika a její průběh určuje zkreslení standardního vstupního signálu a je jednoznačným kritériem přenosových vlastností impulsového zesilovače. Rozeznáváme 2 části přechodové charakteristiky, a to pro čelo a temeno impulsu.


IZ - jednotkový skok, náhradní schéma zesilovače:

Tvar a popis částí jednotkového skoku je zobrazen na následujícím obrázku (obr. A):

K určování zkreslení jednotlivých částí jednotkového skoku se bude hodit náhradní schéma zesilovače (obr. B) a rozbor jeho přenosových vlastností (blíže viz otázka č. 28. Zesilovač malého signálu s RC vazbou, frekvenční závislost).



IZ - zkreslení čela impulsu:

Z hlediska čela impulsu se zesilovač na své výstupní straně chová jako ideální zdroj napěťového skoku U2max s vnitřním odporem R a parazitní kapacitou Cp (obr. A).



Vnitřní odpor R je roven:

Parazitní kapacita Cp je rovna:

Zkreslení čela je způsobeno tím, že parazitní kapacity Cp potřebují určitý čas k nabíjení (popř. vybíjení). Nabíjí se přes vnitřní odpor R exponenciálně s časovou konstantou h.

Časová konstanta h je určena:

kde však časová konstanta h je rovna také:

Aby se čelo impulsu přeneslo bez zkreslení musí být h = 0 fh = , tj. zesilovač musí mít horní mezní kmitočet fh maximální (ideálně fh = ).

Jako míra zkreslení čela impulsu se zpravidla udává tzv. doba náběhu Tn, což je časový interval, který uplyne mezi okamžiky 10% a 90% z výstupního napětí U2max (obr. B).












IZ - zkreslení temene impulsu:

Z hlediska temene impulsu se zesilovač na své výstupní straně chová jako ideální zdroj stálého napětí U2max po dobu šířky impulsu d. Vazební kondenzátor Cv2 se bude vlivem zátěže Rv vybíjet (z napětí U2max)(obr. A).

Zkreslení temene je tedy způsobeno tím, že vazební kondenzátor Cv2 se právě přes zátěž Rv vybíjí. Vybíjení probíhá exponenciálně s časovou konstantou d.

Časová konstanta d je určena:

kde však časová konstanta d je rovna také:

Aby se temeno impulsu přeneslo bez zkreslení musí být d = fd = 0 , tj. zesilovač musí mít dolní mezní kmitočet fd minimální (ideálně fd = 0, tj. stejnosměrný zesilovač).

Jako míra zkreslení temene impulsu se zpravidla udává tzv. pokles p temene impulsu (obr. B), který je dán přibližným vztahem:






dlabos.wz.cz