Линейные искажения любого п е р и о д и ч е с к о го сигнала можно анализировать тем же методом, который использован в примере на рис. 1.9, т. е. разложением сигнала на гармоники, отысканием реакции на каждую из гармоник и сложением этих реакций. В случае непериодических сигналов приходится использовать другие методы.

Импульсные сигналы. Когда мы говорили об усилении синусоидального сигнала, мы имели в виду усталовившийся процесс на выходе усилителя. Об этом свидетельствует уже тот факт,что выходная величина считалась синусоидальной и речь шла лишь о фазовом едвиге и изменении амплитуды этой величины. Между

Рис. 1.10. Идеальные частотные характеристики усилителя: а) амплитудно-частотная, б) фазо-частотная.

тем в начальный период после включения любого сигнала, как известно, имеет место переходный процесс. При кратковременных сигналах роль переходного процесса возрастает. В этом отношении особенно показательны импульсные сигналы, которые характеризуются быстрыми

Вершина

Рис. 1.11. Трапецеидальный импульс:

а) реальной формы, б) идеализированный.

переходами от одного уровня к другому. Типичным, часто встречающимся на практике импульсом является трапецеидальный импульс, показанный на рис. 1.11, как в реальном, так и в идеализированном виде. Он состоит из переднего и заднего фронтов и плоской вершины, причем вершина может быть и не плоской, как показано пунктиром. Некоторые модификации реального и идеализированного

2 к. Э. Эрглис. и. п. Степаненко

примере простейшей /?С-иепочки (рис. 1.7). Если исключить aCR из выражений (1.23) и (1.24), получится следующее соотношение:

трапецеидального импульса показаны иа рис. 1.12. Импульс на рис. 1.12,6 называется прямоугольным или Л-образным и является очень удобной идеализацией при анализе импульсных усилителей. Импульс на рис. 1.12, г называется пилообразным, а на рис. 1,12, е - треугольным *). Следует отметить, что у пилообразного и треугольного импульсов вершина вырождена в точку.

f

Рис. 1.12. Частные виды трапецеидального импульса:

я) прямоугольный или П-образиый, б) то же в идеализированной форме, в, г) пилообразные, д, е) треугольные, ж) колоколе, образный.

Если импульсы периодически следуют друг за другом, то пользуются понятиями периода и частоты повторения. Отношение длительности импульса к периоду повторения называют коэффициентом заполнения, а обратную величину - скважностью импульса. Длительность идеального прямоугольного импульса является вполне определенной величиной. В общем случае под длительностью импульса

*) Одним из вариантов реального треугольного импульса является ко-локолообразный импульс (рис. 1.12, яс), описываемый кривой распределения Гаусса.

понимается длительность, измеренная на определенном уровне, чаще всего на уровне 0,5 от максимального значения.

При достаточно большой скважности, когда реакция усилителя на один импульс не накладывается на реакцию от предыдущего, импульсы рассматриваются как одиночные; никакой специфики, связанной с периодическим повторением импульсов, при этом не проявляется.

Линейные искажения импульсов. Характерным для всех импульсов, по крайней мере в их идеализированной форме, является то, что они состоят из участков с резко различными скоростями изменения. Например, прямоугольный импульс состоит из чередующихся участков с нулевой и бесконечно большой производными. При усилении такого сигнала в каждой из точек излома будет иметь место переходный процесс. Поэтому основной характеристикой импульсного усилителя является переходная характеристика-его реакция на сигнал ступенчатой формы (рис. 1.13). Сигнал-ступенька является пробным камнем для импульсных усилителей потому, что он содержит два крайних значения производной: О и сю. Зиая переходную характеристику усилителя, мы, как показано в Приложении 1, можем анализировать усилитель при любой другой форме сигнала.

Линейные искажения импульсного сигнала проявляются в неточной передаче участков с очень большой и очень малой скоростями изменения. Понятия большой и малой скорости весьма относительны, так же как понятие высоких и низких частот при усилении синусоидальных сигналов.

Искажения крутых участков сводятся к запаздыванию (временнбму сдвигу) и уменьшению крутизны фронтов, а искажения пологих участков - к спаду вершины. Выше мы характеризовали частотные искажения усилителя величинами верхней и нижней граничных частот и сдвигом фаз на этих частотах. Величинами, характеризующими импульсные искажения, являются время запаздывания t, время нарастания и время спада t, определяемые по переходной характеристике (рис. 1.13, б). Эти времена, как и всякие условные величины, могут быть определены разными способами, подобно тому как граничная частота может определяться на разных уровнях. Количественные определения величин и рассмотрены в главе 3.

В основе линейных искажений импульсов лежит хорошо известное положение: источник энергии конечной мощности (т. е. любой реальный источник) не может обеспечить мгновенное изменение

энергии в емкостиили индуктивности . Отсюда, как следствие, напряжение на емкости и ток через индуктивность не могух изменяться мгновенно. Поэтому, 2*