3.3. ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТ СПЕКТРА. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

В отклике нелинейной цепи на входные воздействия, как правило, существуют не только полезные частотные составляющие, необходимые для данного преобразования сигнала, но и ряд других, мешающих, вызывающих его искажения. В связи с этим возникают задачи выделения полезных компонент спектра и оценки искажений, возникающих в различных устройствах.

Искажения, вызванные нелинейностью цепи, называются нелинейными. Нелинейные искажения гармонического сигнала оценивают коэффициентом нелинейных искажений (коэффициентом гармоник) . В усилителях первичного сигнала его определяют как отношение корня квадратного из суммы квадратов

амплитуд всех гармоник тока, кроме полезной, к амплитуде полезной первой гармоники

В ряде случаев (при усилении AM сигналов, модуляции, детектировании и т. д.) качество работы устройства определяется сохранением формы огибающей. В этих условиях для оценки нелинейных искажений также можно воспользоваться коэффициентом гармоник При этом следует рассматривать модуляцию гармоническим сигналом частоты и подразумевать под амплитуды первой и высших гармоник огибающей выходного сигнала.

Основной метод выделения полезных и подавления нежелательных спектральных составляющих основан на применении фильтров и поэтому называется методом фильтрации. В качестве фильтров часто применяют простейшие: параллельный колебательный контур (рис. 3.12а), если требуется выделить какие-либо высокочастотные составляющие; параллельную С-цепочку (рис. 3.12 б), когда нужно выделить постоянную или низкочастотные составляющие. Выделение полезных составляющих с помощью фильтров иллюстрирует рис. 3.12в.

Рис. 3.12

Модуль сопротивления параллельного контура, настроенного на частоту определяется как

где резонансной частоте сопротивление контура наибольшее, с увеличением расстройки уменьшается (характеристика А на рис. 3.12 в). Поэтому, когда через контур протекают различные компоненты тока, амплитуды которых одного порядка, значительное падение напряжения на нем создают только те компоненты, частоты которых близки к Компоненты тока с частотами, значительно отличающимися от заметного напряжения не создают, благодаря чему в выходном напряжении они практически отсутствуют.

Сопротивление цепочки (рис. 3.12 б) имеет максимальное значение при и убывает с ростом частоты по тому же закону, что и параллельного контура (3.52) с возрастанием расстройки (характеристика В на рис. 3.12 б). Когда все составляющие тока протекают по такой цепи, заметное падение напряжения (выходное напряжение) создают только постоянная составляющая и составляющие низких частот. Скорость убывания с частотой определяется выбором постоянной времени этой цепи, равной

Другим методом значительного ослабления нежелательных компонент спектра является метод компенсации, заключающийся в таком включении нелинейных элементов, при котором нежелательные составляющие взаимно компенсируются. Этот метод реализуется в двухтактных схемах рис. и так если входное напряжение то в схеме рис. 2.5 в происходит взаимная компенсация нечетных гармоник, а в схеме рис. 2.5 г - четных.