Условия безыскаженной передачи электрических сигналов

В системах передачи информации электрические цепи в основном предназначены для передачи электрических сигналов, несущих какую-то информацию. При этом желательно, чтобы информация не изменялась; для этого электрический сигнал не должен меняться или искажаться (какой был на входе, такой должен оставаться на выходе). Допускается масштабное изменение сигнал по величине и незначительное для земных условий запаздывание во времени.

 

 

Определим требования к коэффициенту передачи K(jω), чтобы не было искажений.

Для неискажающей цепи АЧХ должна быть постоянной на всех частотах, а ФЧХ должна быть линейной функцией от частоты.

Если АЧХ – постоянная, то соотношение между амплитудами спектральных составляющих остается неизменным. Если время запаздывания t₃ для всех составляющих одинаково, то они одинаково запаздывают т.к. оно t₃ является производной от линейной ФЧХ.

 

Графически это можно изобразить следующим образом:

 

Практически таких характеристик не бывает. Реально нет цепей без искажения сигнала, можно передавать сигналы с некоторыми минимальными искажениями.

 

 

 

Третье требование – не должно быть отражения сигнала или «эха».

Нелинейные электрические цепи

Основные понятия о нелинейных цепях

Нелинейные цепи – это цепи, у которых свойства, параметры зависят от величин, направлений токов и напряжений в этих элементах. Здесь не выполняются принципы суперпозиции и пропорциональности.

Выделяют нелинейное резистивное сопротивление, нелинейную индуктивность и нелинейную емкость и электронные компоненты.

Рассмотрим нелинейные резисторы, обозначение которых содержит ломанную линию, а пример нелинейной зависимости между напряжением и током показан пунктирной линией. Могут быть резисторы R= R(i) – управляемые током; R= R(u) – управляемые напряжением.

Зависимость напряжения от тока в нелинейном элементе называют вольт- амперной характеристикой (ВАХ). Ее можно записать с помощью полинома (аппроксимировать).

 - аппроксимация – подбор функции, которая соответствует данному графическому изображению.

Нелинейное резистивное сопротивление характеризуют:

1) статическим сопротивлением в некоторой точке ВАХ     Статическо е сопротивление R _СТопределяется как R _СТ = U _о / I _о

где U _о — приложенное к НЭ постоянное напряжение; I _о — протекающий через НЭ постоянный ток. Это сопротивление постоянному току; оно характеризуется тангенсом угла наклона прямой, проходящей через начало координат и рабочую току (U _о, I _о) на ВАХ НЭ.

В силу предположения о резистивном характере цепи статические характеристики определяют одновременно и соотношения между мгновен­ными значениями напряже­ний и токов на внешних за­жимах соответствующего не­линейного прибора.

2) дифференциальным сопротивлением

Определим дифференци­альное сопротивление R_Д   как отношение приращения напряжения ∆ и к приращению тока ∆ i  под воздействием переменного напряжения малой амплитуды при некотором смещении рабочей точки на ВАХ:

R _Д = ∆ u/∆ i.     

Это сопротивление представляет собой сопротивление НЭ переменному току малой амплитуды. Обычно переходят к пределу этих приращений и определяют

       дифференциальное сопротивление в виде R _Д = d u/ d i.  > <0

Оно характеризуется тангенсом угла наклона касательной к ВАХ в рабочей точке (U _о, I _о).

Иногда удобно пользоваться понятием дифференциальной крутизны (имеющей смысл проводимости)

S _Д = G _Д = 1/R _Д = di/ du.

 

Аналогичные исследования проводятся для нелинейной индуктивности и емкости.