ГОСТ Р 53567—2009
Приложение А
(справочное)
Ограничения при измерении и анализе переходных процессов
При переходных процессах может происходить искажение формы импульса, если характерное время изме
нения сигнала выходит за установленный интервал значений. Любая часть измеряемого сигнала, нарастающая со
скоростью, превышающей предельную скорость нарастания выходного сигнала применяемого усилителя, будет
искаженно передаваться на его выходотрезком прямой линии с наклоном, определяемым данной характеристикой
усилителя. Наоборот, слишком медленное изменение импульсов большой длительности может вызвать чрезмер
ный спад выходного сигнала усилителя. В настоящем приложении приведены сведения о связи указанных искаже
ний формы сигнала с характеристиками измерительной системы, обеспечивающие возможность распознавания и
предупреждения указанных ограничений.
А.1 Предельная скорость нарастания сигнала усилителя
Предельная скорость нарастания выходного сигнала задает максимально возможную скорость изменения
выходного сигнала усилителя. Искажения появляются, если компенсационный конденсатор усилителя заряжается с
максимально возможной скоростью. Скорость нарастания напряжения изменяется от 5 10
5
В/сдля обычных уси
лителей до9 •10
9
В/с для широкополосных усилителей. Ниже рассмотрено влияние ограничения скорости нараста
ния выходного сигнала усилителя на измерение кратковременных и медленно изменяющихся сигналов (см. (
6
)).
Теоретически все сигналы могут быть представлены комбинацией большого числа синусоидальных сигна
лов. имеющих разные амплитуды, частоты и фазы. Максимальная частота 1т синусоидального сигнала, которую
усилитель способен преобразовать в выходной сигнал без искажений треугольной формы, является функцией
амплитуды выходного синусоидального сигнала и выражается формулой
где Sr — предельная скорость нарастания выходного сигнала усилителя. В/с;
U — амплитуда выходного сигнала усилителя. В.
Для заданного Sfусилитель будет искажать выходной сигнал, если (2т.U) <m > S,
Предельная частота максимального сигнала и полоса полной мощности являются широко используемыми
и взаимосвязанными характеристиками усилителя. Предельная частота максимального сигнала 1Х есть макси
мальная частота, на которой усилитель не искажает максимальный выходной сигнал. Она находится из формулы
(А.1) при U, равном максимальному выходному сигналу усилителя. Полоса полной мощности Влесть диапазон
частот, в котором обеспечивается неискаженное усиление мощности входного сигнала. Величину S, вычисляют
по формуле
S, = 5-105В/с;
U -
13.5В;
= 0Гц;
/т = 59-103Гц;
f,=
В, = 59-103Гц.
Отклик усилителя на ступенчатый входной сигнал может также зависетьот предельной скорости нарастания
выходного сигнала. Большинство усилителей имеют плоскую частотную характеристику вплотьдо верхней гранич
ной частоты, после которой характеристика спадает приблизительно со скоростью
6
дБ на октаву. Время нараста
ния выходного сигнала Т, таких усилителей рассчитывают по формуле
где f2— верхняя граничная частота. Гц.
Обычно время нарастания выходного сигнала не зависит от величины скачка напряжения Us. Однако для
предельной скорости нарастания измерительной системы данное напряжение должно быть достаточно большим,
если
(А.1)
где /х — предельная частота максимального сигнала. Гц.
— нижняя граничная частота. Гц.
Например, обычный усилитель может иметь следующие параметры:
(А.2)
(А.З)
11