Măsurarea neliniarității circuitelor electronice

ARGUMENT

Dupa cum se stie, exista o multitudine de criterii de clasificare a circuitelor

electronice, iar unul dintre cele mai importante este acela care le împarte, dupa natura caracteristicii de transfer, în circuite liniare si neliniare.

Liniaritatea este o proprietate care corespunde unui raport constant între variatia incrementala a efectului si variatia incrementala a cauzei; un sistem este deci liniar, daca se caracterizeaza prin relatii de superpozitie între marimile de iesire (efecte) si cele de intrare (cauze), adica, daca y1 si y2 sunt raspunsurile la excitatiile x1 , respectiv x2, atunci y1 + y2 este raspunsul la x1 + x2, iar ay1 este raspunsul la ax1.

Sistemele neliniare sunt acele sisteme care nu sunt liniare, adica nu se bucura de proprietatea de superpozitie. Realizarea unor dispozitive si circuite liniare în domenii cât mai largi de functionare a întâmpinat de-a lungul timpului multe dificultati, motiv pentru care liniaritatea a fost privita ca un ideal, în timp ce neliniaritatea a capatat conotatii peiorative. Ulterior, necesitatea obtinerii unor relatii neliniare bine definite, stabile si controlabile (multiplicare, ridicare la patrat, exponentiere, logaritmare etc.)

a facut din aceste circuite o categorie larg utilizata în foarte multe aplicatii.

CAPITOLUL I

DETERMINAREA NELINIARITĂŢII ÎN SISTEMELE DE TELECOMUNICAŢII

1.1 Consideraţii generale

Pentru a obţine parametrii optimi de transmisie în sistemele de telecomunicaţii este necesară evitarea distorsiunilor provocate din cauza neliniarităţilor.

Dacă unui sistem cu o caracteristică liniară i se aplică la intrare un semnal sinusoidal de o anumită frecvenţă, el se va regăsi la ieşire, având doar amplitudinea modificată cu un anumit coeficient. Apariţia la ieşire a unor componente spectrale noi se datorează neliniarităţii caracteristicii de transfer, care se poate manifesta fie în porţiunea incipientă a caracteristicii (pentru semnale mici), fie în porţiunea finală (pentru semnale mari) sau poate fi uniform distribuită la toate nivelele.

Să cosiderăm un sistem neliniar la care curentul de ieşire şi tensiunea aplicată la intrare sunt legate printr-o relaţie de forma:

i=au+bu2, a şi b – constante (7.1)

Aplicând la intrare o tensiune sinusoidală u=U cos , la ieşire obţinem un curent:

i=aUcos + b t (7.2)

prin urmare, datorită termenului neliniar bu2 a apărut la ieşire armonica a doua, cu frecvenţa 2f.

Dacă la intrare se aplică un semnal de forma

a cos 1t + b cos 2t (7.3)

atunci la ieşire se obţin componente spectrale cu frecvenţe

f=mf1+nf2, m, n (7.4)

Din acestea componentele utile sunt cele pentru care

m=1, n=0 şi m=0, n=1. (7.5)

În afara acestora mai există armonicele lui f1 (pentru m>1 şi n=0), armonicele lui f2 (pentru m=0 şi n>1) şi produsele de intermodulaţie (pentru m 0 şi n 0).

Având în vedere cele prezentate, pentru determinarea neliniarităţii unui sistem de telecomunicaţii se utilizează două metode: una bazată pe aplicarea unei singure tensiuni sinusoidale, cealaltă pe aplicarea concomitentă a mai multor tensiuni sinusoidale cu frecvenţe diferite. Cea de-a doua metodă se apropie mai mult de fenomenele reale din transmisiile de telecomunicaţii.

Pentru aplicarea corectă a diferitelor metode de măsurare este necesar să se definească coeficienţii şi atenuările de distorsiune armonică, precum şi coeficientul de distorsiune de intermodulaţie.