Перейти к содержимому

Как построить ачх в микрокапе

  • автор:

Как правильно настроить АЧХ в микрокапельной системе

Статья расскажет о том, как настроить АЧХ (амплитудно-частотную характеристику) в микрокапельной системе. Вы узнаете о том, как работает микрокапельная технология, какие проблемы могут возникнуть при настройке АЧХ, а также получите советы и рекомендации по решению этих проблем.

Когда речь заходит о создании аналитических систем для анализа биологических материалов, микрокапельная технология занимает особое место. Она позволяет создавать маленькие капли, содержащие биологические материалы, и анализировать их без использования обычных лабораторных методов.

Однако, при работе с микрокапельными системами, необходимо настроить АЧХ, чтобы получать точные результаты. АЧХ характеризует взаимодействие биосистемы со светом и позволяет получать информацию о спектре волн.

Первым шагом при настройке АЧХ является выбор оптической системы, которая будет использоваться для анализа. Для микрокапельных систем чаще всего используются фотодетекторы, которые измеряют количество света, прошедшего через каплю.

Проблемы с настройкой АЧХ могут возникнуть при использовании оптических систем с низким разрешением. Это может привести к недостаточной чувствительности и точности анализа.

Другой проблемой может стать потеря света при прохождении через каплю. Это может произойти из-за поглощения света материалами, содержащимися в капле, или из-за ошибок при настройке оптической системы.

Чтобы решить эти проблемы и получить точные результаты при анализе микрокапельных систем, следует прислушиваться к следующим советам:

1. Используйте оптические системы с высоким разрешением для получения более точных результатов.

2. Подбирайте материалы для капель таким образом, чтобы они не поглощали свет.

3. Настраивайте оптическую систему с помощью фотоприемника, который измеряет интенсивность света на разных частотах.

Также, кроме настройки АЧХ, необходимо обратить внимание на другие параметры микрокапельной системы, такие как размер и концентрация капель, чтобы получить наиболее точные результаты анализа.

Заключение: Настройка АЧХ является важным шагом при работе с микрокапельными системами. Благодаря правильно выбранным оптическим системам и материалам для капель, а также настройке оптической системы, можно получить наиболее точные результаты анализа.

Что такое амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и как она влияет на звук

Для звукового оборудования характерно множество разных параметров: сопротивление, коэффициент гармоник, диапазон частот. Который из них наиболее важный? Никакой, ведь главное значение – это амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Оно дает представление о качестве работы аудиотехники. Если у устройства кривая АЧХ, то на остальные его характеристики можно даже не смотреть. В статье рассмотрим, что показывает график АЧХ, как это значение влияет на качество звука и каким образом его измеряют.

Понятие, что такое АЧХ

АЧХ – это зависимость амплитуды колебания (громкости) на выходе от воспроизводимого гармонического сигнала. Так называют график, который получают через подачу синусоидального сигнала неизменной амплитуды при измерении его частоты.

Параметр показывает тональный баланс. Из этого параметра получают частотную характеристику, которую иначе называют диапазоном воспроизводимых частот, указываемым производителем в спецификациях наушников и акустических систем. АЧХ также рассматривается и как фильтр, ослабляющий либо усиливающий сигнал, искажающий его.

Что такое амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и как она влияет на звук

Нередко рядом с АЧХ употребляется термин ФЧХ. Так называется фазочастотая характеристика (или амплитудно-фазовая). Она показывает зависимость разницы фаз между входным и выходным сигналами от частотны сигнала. Частотные характеристики электрической цепи показывает ее способность передавать от входа к выходу амплитуды и фазы гармонических воздействий разной частоты.

Как прочесть АЧХ

Чем линия более кривая, тем хуже ниже качество звука. В разных частотных диапазонах, как правило, отклонения разные. Таким образом, провалы в области низов (то есть неравномерность) приведут к снижению качества баса. В области средних частот провалы встречаются редко и, как правило, отклонения минимальны. Падения в области высоких частот приводят к неразборчивому воспроизведению музыки. В итоге слушателю сложно различать музыкальные инструменты, звук сопровождается свистами.

 АЧХ

В списке характеристик определенных моделей аудиотехники указано колебание в 10-13 дБ. Всегда ли это плохо? Не совсем. Для музыкальных колонок, микрофонов и усилителей такие отклонения недопустимы, однако для недорогих и средних по стоимости наушников являются нормальными. Тем более, если график АЧХ сигнала не имеет резких обвалов. Кроме того, на качество звука наушников оказывает влияние и правильность посадки устройства в ушах, материал и форма вакуумных насадок. Пример: наушники с вспененными амбушюрами могут звучать лучше силиконовых, даже если у тех более ровная АЧХ.

Стоит добавить, что музыка прямо возле уха воспринимает иначе, нежели музыка вдалеке. Внутриканальные гарнитуры нередко имеют спад в области верхних частот. Связано это с отсутствием на пути звука каких-либо преград, который дают натуральное снижение верхних частот. В результате требуется искусственно их снижать.

Методы измерения АЧХ

Варианты определения АЧХ отличаются в зависимости от типа аудиооборудования. Для гарнитур используется своя система измерения, для усилителей – другая формула расчета.

Так, показатели динамиков акустических систем замеряют в пространстве с полным отсутствием эха, то есть в которых исключено отражение звуковых волн. Таким образом, измерение допустимо провести на открытом воздухе, но зачастую для этого используют специальные комнаты с поглощающими звук панелями и другими способами исключения эха.

В свою очередь, характеристики наушников замеряют на стенде. Показатели АЧХ будут зависеть не только от динамиков наушников, но и от параметров самого стенда. Как правило, производители указывают максимальное отклонение АЧХ в спецификациях своих стендов. Наиболее объективный способ – сравнить показатели АЧХ разных моделей гарнитурой на одной и той же стойке.

Как добиться равномерности АЧХ

Самый распространенный и простой способ получить более ровную АЧХ – применять программные эквалайзеры телефонов, музыкальных плееров и компьютеров. Измерение можно провести онлайн, используя встроенный эквалайзер или скачав приложение на свое устройство. При эквализации следует помнить одно – желательно убавлять, а не прибавлять. Кроме того, нужно учитывать, что с использованием эквалайзера и добавлением громкости на определенной частоте увеличиваются и искажения звука. Это характерно как для стандартных, так и для дорогих студийных эквалайзеров.

Например, если гарнитуре не хватает высоких частот, то это можно объяснить избытком низов и середины. Будет лучше их уменьшить, а потом добавить громкость, чем увеличивать непосредственно высокие частоты. Если убавлением линейность АЧХ не изменяется – стоит добавить недостающие частоты, но аккуратно.

Эквалайзер – распространенный, но не единственный способ построения линейной АЧХ. Большинство профессиональных студий звукозаписи борются с неровностями в частном отклике посредством басовых ловушек, акустических панелей, диффузоров и других конструкций, с помощью которой удается построить ровный график.

Но не стоит ожидать выдающихся результатов – даже толстый слой минеральной ваты сможет лишь частично сгладить горбы и провалы в частотных диапазонах.

Идеально ровная АЧХ – всегда ли это хорошо

Выше мы писали о том, что ровная линия подразумевает качественное и сбалансированное звучание без перекосов в сторону низов или верхов. Но не во всех случаях нужна ровная АЧХ. Конечно, работать в студии с акустической системой, имеющей кривую АЧХ, – тяжело и не имеет смысла. Конкретно на этих колонках аудио может звучать качественно, но на остальных звук будет заметно отличаться от задуманного.

Для многих слушателей акустика с ровным частотным отликом будет звучать нейтрально и скудно. Нередко хочется, что басы были глубокими и насыщенными, середина – выразительной и объемной, а верхи – шелковистыми. Производители аудиотехники это понимают и часто сознательно подкрашивают звук в своих устройствах, используя горбы в области низов, середины и верхов. Подобное, кстати, удается найти и в аппаратуре профессионального вида.

Заключение

Нужно понимать, что не всегда АЧХ устройства, указанная в его спецификациях, соответствует реальности. Нередко это уловка, которая производители используют для повышения продаж своих товаров. Многое зависит и от того, в какой обстановке измерялся данный параметр и насколько он является достоверным. Достоверную информацию с АЧХ разных акустических устройств публикуют независимые сервисы, такие как Reference Audio Analyzer и другие.

Радиоинженер (по первому высшему образованию). С раннего детства слушаю разнообразную музыку. Всегда интересовался звуковоспроизводящей аппаратурой, которую обновлял множество раз. Я увлеченный любитель и музыка по жизни всегда со мной. Увлекаюсь HI-Fi уже более 20 лет. По вопросам пишите: admin@audiotop.ru, Telegram, VK

Что такое амплитудно-частотная характеристика и как понять ее график

Просто о сложном: разбираемся, как читать АЧХ и какую полезную информацию она содержит.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

ПОДЕЛИЛОСЬ
SAMESOUND в Телеграме
Подписывайтесь на SAMESOUND в Телеграме

Автор Дзен-канала iamhear Евгений Шведов рассказывает, что такое амплитудно-частотная характеристика, как выглядит кривая АЧХ и какую полезную информацию об аудиоаппаратуре она может сообщить. Подписывайтесь на iamhear в Яндекс.Дзене — там много всего интересного.

Чтобы представлять, как работает ваша аудиоаппаратура (и как она звучит), нужно уметь читать амплитудно-частотную характеристику или АЧХ. Этот параметр — базовая вещь, которую музыканты и слушатели зачастую не понимают, и своего рода краеугольный камень в аудиотехнологиях.

Сегодня я предлагаю разобраться, что такое амплитудно-частотная характеристика, а также посмотреть на примерах, как читать АЧХ и понять, какую информацию она может сообщить.

Амплитудно-частотная характеристика — это начало и конец всего, что связано с аудио. Любая аппаратура должна иметь частотную характеристику близкую к линейной, в противном случае она будет звучать неправильно. Если амплитудно-частотная характеристика плохая, то все остальные характеристики аппаратуры не имеют никакого значения.

Аппаратура с хорошей АЧХ правильно воспроизводит все низкие, средние и высокие частоты, в верных пропорциях. Именно это позволяет устройствам звучать богато и насыщенно, обладать тем самым Hi-End звуком.

Чем ровнее линия графика, тем лучше АЧХ используемой аппаратуры.

Теоретически человек слышит звук в диапазоне от 20 Гц (низкие частоты) и до 20 кГц (высокие частоты). Реальность же такова, что шансы услышать особо высокие звуки есть только у женщин, в то время как мужчины вряд ли услышат сигнал выше 13-14 кГц. Если при проверке слуха вы услышите сигнал в районе 18 кГц — вы счастливчик и можете этим хвастаться повсеместно, а со справкой — даже на официальных основаниях.

потеря слуха с возрастом, что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

Амплитудно-частотную характеристику обычно показывают с помощью графика, демонстрирующего доступный аппаратуре диапазон воспроизводимых частот в герцах и килогерцах (горизонталь внизу, ось X) и отклонения по нему (вертикаль слева, ось Y).

Отклонения выражаются в децибелах. Считается, что 1 дБ — самое малое изменение уровня звукового давления, которое можно различить, а 3 дБ —заметное, но все же относительно небольшое изменение громкости.

Для динамиков, наушников и микрофонов отклонение в ±2-3 дБ считается очень хорошим. Усилители, CD-плееры и другие электронные устройства должны укладываться в ±0,5-1 дБ.

Шкала децибелов на графике — логарифмическая. Если на графике указано усиление на 10 дБ на какой-либо частоте, это означает, что сигнал в этом месте будет громче в два раза, а не в десять раз, как при работе с линейными графиками.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

Если производитель указывает частотную характеристику без отклонения, вам следует насторожиться. Без указания неравномерности можно считать, что у аппаратуры попросту нет АЧХ. Само по себе утверждение о диапазоне «20 Гц-20 кГц» не значит ничего, а без сведений о неравномерности еще и подрывает доверие к производителю.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

Возьмем более приближенный к реальности пример. У нас есть две пары колонок, чьи АЧХ мы хотим сравнить. Колонки A отражены на графике синей линией, колонки B — оранжевой.

Голубая линия говорит нам, что у динамиков A отличная частотная характеристика: АЧХ довольно плоская (читай — хорошая), все отклонения в пределах 1-2 дБ, серьезных провалов или отклонений вверх или вниз не наблюдается.

В свою очередь оранжевая линия показывает, что динамики B имеют большой всплеск в верхних частотах (в районе 6 кГц на +7 дБ) — такие колонки будут звучать резко и даже раздражающе.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

На рисунке ниже показано, как выглядят кривые, которые соответствуют различным часто используемым субъективным описаниям. Получить больше информации о частотных диапазонах инструментов и субъективном описании звука можно из специальной таблицы и диаграммы звуковых частот, скачать которую можно на нашем сайте.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

В продолжение изучения графика АЧХ, возьмем пример с наушниками Monster Beats by Dr. Dre (красная линия на графике) и Sennheiser HD800 (синяя линия на графике). Из графика видно, что у «битсов» сильно задраны низкие частоты (до +15 дБ!), а сама АЧХ выглядит неравномерной. У HD800 таких проблем не наблюдается — кривая вполне равномерна.

что такое амплитудно-частотная характеристика, как читать АЧХ

Теперь, когда мы знаем, что такое амплитудно-частотная характеристика и какую информацию она несет, мы стали чуть ближе к пониманию того, как звучит аппаратура. Приведенная информация поможет вам не только читать графики АЧХ, но и определять характер звучания той или иной техники, а также делать правильный выбор при покупке нового оборудования.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Аббревиатура АЧХ расшифровывается как амплитудно-частотная характеристика. На английском этот термин звучит как «frequency response», что в дословном переводе означает «частотный отклик». Амплитудно-частотная характеристика цепи показывает зависимость уровня сигнала на выходе данного устройства от частоты передаваемого сигнала при постоянной амплитуде синусоидального сигнала на входе этого устройства. АЧХ может быть определена аналитически через формулы, либо экспериментально. Любое устройство предназначено для передачи (или усиления) электрических сигналов. АЧХ устройства определяется по зависимости коэффициента передачи (или коэффициента усиления) от частоты.

Коэффициент передачи

Что такое коэффициент передачи? Коэффициент передачи — это отношение напряжения на выходе цепи к напряжению на ее входе. Или формулой:

коэффициент передачи формула

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

Uвых — напряжение на выходе цепи

Uвх — напряжение на входе цепи

Что такое АЧХ и ФЧХ

В усилительных устройствах коэффициент передачи больше единицы. Если устройство вносит ослабление передаваемого сигнала, то коэффициент передачи меньше единицы.

Коэффициент передачи может быть выражен через децибелы:

коэффициент передачи через децибелы

Строим АЧХ RC-цепи в программе Proteus

Для того, чтобы досконально разобраться, что такое АЧХ, давайте рассмотрим рисунок ниже.

Итак, имеем «черный ящик», на вход которого мы будем подавать синусоидальный сигнал, а на выходе черного ящика мы будем снимать сигнал. Должно соблюдаться условие: нужно менять частоту входного синусоидального сигнала, но его амплитуда должна быть постоянной.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Что нам делать дальше? Надо измерить амплитуду сигнала на выходе после черного ящика при интересующих нас значениях частоты входного сигнала. То есть мы должны изменять частоту входного сигнала от 0 Герц (постоянный ток) и до какого-либо конечного значения, которое будет удовлетворять нашим целям, и смотреть, какая амплитуда сигнала будет на выходе при соответствующих значениях на входе.

Давайте разберем все это дело на примере. Пусть в черном ящике у нас будет самая простая RC-цепь с уже известными номиналами радиоэлементов.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Как я уже говорил, АЧХ может быть построено экспериментально, а также с помощью программ-симуляторов. На мой взгляд, самый простой и мощный симулятор для новичков — это Proteus. С него и начнем.

Собираем данную схему в рабочем поле программы Proteus

Что такое АЧХ и ФЧХ

Для того, чтобы подать на вход схемы синусоидальный сигнал, мы кликаем на кнопочку «Генераторы», выбираем SINE, а потом соединяем его со входом нашей схемы.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Для измерения выходного сигнала достаточно кликнуть на значок с буквой «V» и соединить выплывающий значок с выходом нашей схемы:

Для эстетики, я уже поменял название входа и выхода на sin и out. Должно получиться как-то вот так:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Ну вот, пол дела уже сделано.

Теперь осталось добавить важный инструмент. Он называется «frequency response», как я уже говорил, в дословном переводе с английского — «частотный отклик». Для этого нажимаем кнопочку «Диаграмма» и в списке выбираем «frequency»

Что такое АЧХ и ФЧХ

На экране появится что-то типа этого:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Кликаем ЛКМ два раза и открывается вот такое окошко, где в качестве входного сигнала мы выбираем наш генератор синуса (sin), который у нас сейчас задает частоту на входе.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Здесь же выбираем диапазон частоты, который будем «загонять» на вход нашей цепи. В данном случае это диапазон от 1 Гц и до 1 МГц. При установке начальной частоты в 0 Герц Proteus выдает ошибку. Поэтому, ставьте начальную частоту близкую к нулю.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Далее нажимаем ПКМ на самой табличке Frequency Response и видим вот такой выплывающий список, в котором нажимаем «Добавить трассы»

Что такое АЧХ и ФЧХ

Долго не думая, выбираем в первом же окошке наш выход out

Что такое АЧХ и ФЧХ

и в результате должно появится окошко с нашим выходом

Что такое АЧХ и ФЧХ

Нажимаем пробел и радуемся результату

Что такое АЧХ и ФЧХ

Итак, что интересного можно обнаружить, если взглянуть на нашу АЧХ? Как вы могли заметить, амплитуда на выходе цепи падает с увеличением частоты. Это означает, что наша RC-цепь является своеобразным частотным фильтром. Такой фильтр пропускает низкие частоты, в нашем случае до 100 Герц, а потом с ростом частоты начинает их «давить». И чем больше частота, тем больше он ослабляет амплитуду выходного сигнала. Поэтому, в данном случае, наша RC-цепь является самым простейшим фильтром низкой частоты (ФНЧ).

Полоса пропускания

В среде радиолюбителей и не только встречается также такой термин, как полоса пропускания. Полоса пропускания — это диапазон частот, в пределах которого АЧХ радиотехнической цепи или устройства достаточно равномерна, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.

Как же определить полосу пропускания? Это сделать довольно легко. Достаточно на графике АЧХ найти уровень в -3 дБ от максимального значения АЧХ и найти точку пересечения прямой с графиком. В нашем случае это можно сделать легче пареной репы. Достаточно развернуть нашу диаграмму на весь экран и с помощью встроенного маркера посмотреть частоту на уровне в -3 дБ в точке пересечения с нашим графиком АЧХ. Как мы видим, она равняется 159 Герц.

полоса пропускания

Частота, которая получается на уровне в -3 дБ, называется частотой среза. Для RC-цепи ее можно найти по формуле:

формула частоты среза

Для нашего случая расчетная частота получилась 159,2 Гц, что подтверждает и Proteus.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Кто не желает связываться с децибелами, то можно провести линию на уровне 0,707 от максимальной амплитуды выходного сигнала и смотреть пересечение с графиком. В данном примере, для наглядности, я взял максимальную амплитуду за уровень в 100%.

как найти полосу пропускания

Как построить АЧХ на практике?

Как построить АЧХ на практике, имея в своем арсенале генератор частоты и осциллограф?

Итак, поехали. Собираем нашу цепь в реале:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Ну а теперь цепляем ко входу схемы генератор частоты, а с помощью осциллографа следим за амплитудой выходного сигнала, а также будем следить за амплитудой входного сигнала, чтобы мы были точно уверены, что на вход RC-цепи подается синус с постоянной амплитудой.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Для экспериментального изучения АЧХ нам потребуется собрать простенькую схемку:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Наша задача состоит в том, чтобы менять частоту генератора и уже наблюдать, что покажет осциллограф на выходе цепи. Мы будем прогонять нашу цепь по частотам, начиная от самой малой. Как я уже сказал, желтый канал предназначен для визуального контроля, что мы честно проводим опыт.

Постоянный ток, проходящий через эту цепь, на выходе будет давать амплитудное значение входного сигнала, поэтому первая точка будет иметь координаты (0;4), так как амплитуда нашего входного сигнала 4 Вольта.

Следующее значение смотрим на осциллограмме:

Частота 15 Герц, амплитуда на выходе 4 Вольта. Итак, вторая точка (15;4)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Третья точка (72;3.6). Обратите внимание на амплитуду выходного красного сигнала. Она начинает проседать.

Что такое АЧХ и ФЧХ

Четвертая точка (109;3.2)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Пятая точка (159;2.8)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Шестая точка (201;2.4)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Седьмая точка (273;2)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Восьмая точка (361;1.6)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Девятая точка (542;1.2)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Десятая точка (900;0.8)

Что такое АЧХ и ФЧХ

Ну и последняя одиннадцатая точка (1907;0.4)

Что такое АЧХ и ФЧХ

В результате измерений у нас получилась табличка:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Строим график по полученным значениям и получаем нашу экспериментальную АЧХ 😉

Что такое АЧХ и ФЧХ

Получилось не так, как в технической литературе. Оно и понятно, так как по Х берут логарифмический масштаб, а не линейный, как у меня на графике. Как вы видите, амплитуда выходного сигнала будет и дальше понижаться с увеличением частоты. Для того, чтобы еще более точно построить нашу АЧХ, требуется взять как можно больше точек.

Давайте вернемся к этой осциллограмме:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Здесь на частоте среза амплитуда выходного сигнала получилась ровно 2,8 Вольт, которые как раз и находятся на уровне в 0,707. В нашем случае 100% это 4 Вольта. 4х0,707=2,82 Вольта.

Что такое АЧХ и ФЧХ

АЧХ полосового фильтра

Существуют также схемы, АЧХ которых имеет вид холма или ямы. Давайте рассмотрим один из примеров. Мы будем рассматривать так называемый полосовой фильтр, АЧХ которого имеет вид холма.

Собственно сама схема:

Что такое АЧХ и ФЧХ

ачх полосового фильтра

Особенность таких фильтров, что они имеют две частоты среза. Определяются они также на уровне в -3дБ или на уровне в 0,707 от максимального значения коэффициента передачи, а еще точнее Ku max/√2.

полоса пропускания полосового фильтра

Так как в дБ смотреть график неудобно, поэтому я переведу его в линейный режим по оси Y, убирая маркер

Что такое АЧХ и ФЧХ

В результате перестроения получилась такая АЧХ:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Максимальное значение на выходе составило 498 мВ при амплитуде входного сигнала в 10 Вольт. Мдя, неплохой «усилитель») Итак, находим значение частот на уровне в 0,707х498=352мВ. В результате получились две частоты среза — это частота в 786 Гц и в 320 КГц. Следовательно, полоса пропускания данного фильтра от 786Гц и до 320 КГц.

На практике для получения АЧХ используются приборы, называемые характериографами для исследования АЧХ. Вот так выглядит один из образцов Советского Союза

Что такое АЧХ и ФЧХ

Фазо-частотная характеристика

ФЧХ расшифровывается как фазо-частотная характеристика, phase response — фазовый отклик. Фазо-частотная характеристика — это зависимость сдвига по фазе между синусоидальными сигналами на входе и выходе устройства от частоты входного колебания.

Разность фаз

Думаю, вы не раз слышали такое выражение, как » у него произошел сдвиг по фазе». Это выражение не так давно пришло в наш лексикон и обозначает оно то, что человек слегка двинулся умом. То есть было все нормально, а потом раз! И все :-). И в электронике такое тоже часто бывает) Разницу между фазами сигналов в электронике называют разностью фаз. Вроде бы «загоняем» на вход какой-либо сигнал, а выходной сигнал ни с того ни с сего взял и сдвинулся по времени, относительно входного сигнала.

Для того, чтобы определить разность фаз, должно выполняться условие: частоты сигналов должны быть равны. Пусть даже один сигнал будет с амплитудой в Киловольт, а другой в милливольт. Неважно! Лишь бы соблюдалось равенство частот. Если бы условие равенства не соблюдалось, то сдвиг фаз между сигналами все время бы изменялся.

Для определения сдвига фаз используют двухканальный осциллограф. Разность фаз чаще всего обозначается буквой φ и на осциллограмме это выглядит примерно так:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Строим ФЧХ RC-цепи в Proteus

Для нашей исследуемой цепи

Что такое АЧХ и ФЧХ

Для того, чтобы отобразить ее в Proteus мы снова открываем функцию «frequency response»

Что такое АЧХ и ФЧХ

Все также выбираем наш генератор

Что такое АЧХ и ФЧХ

Не забываем проставлять испытуемый диапазон частот:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Далее нажимаем ПКМ на самой табличке Frequency Response и видим вот такой выплывающий список, в котором нажимаем «Добавить трассы»

Что такое АЧХ и ФЧХ

Долго не думая, выбираем в первом же окошке наш выход out

Что такое АЧХ и ФЧХ

И теперь главное отличие: в колонке «Ось» ставим маркер на «Справа»

Что такое АЧХ и ФЧХ

Нажимаем пробел и вуаля!

фчх

Можно его развернуть на весь экран

Что такое АЧХ и ФЧХ

При большом желании эти две характеристики можно объединить на одном графике

фчх и ачх

Обратите внимание, что на частоте среза сдвиг фаз между входным и выходным сигналом составляет 45 градусов или в радианах п/4 (кликните для увеличения)

Что такое АЧХ и ФЧХ

В данном опыте при частоте более 100 КГц разность фаз достигает значения в 90 градусов (в радианах π/2) и уже не меняется.

Строим ФЧХ на практике

ФЧХ на практике можно измерить также, как и АЧХ, просто наблюдая разность фаз и записывая показания в табличку. В этом опыте мы просто убедимся, что на частоте среза у нас действительно разность фаз между входным и выходным сигналом будет 45 градусов или π/4 в радианах.

Итак, у меня получилась вот такая осциллограмма на частоте среза в 159,2 Гц

Что такое АЧХ и ФЧХ

Нам надо узнать разность фаз между этими двумя сигналами

разность фаз

Весь период — это 2п, значит половина периода — это π. На полупериод у нас приходится где-то 15,5 делений. Между двумя сигналами разность в 4 деления. Составляем пропорцию:

Что такое АЧХ и ФЧХ

Отсюда х=0,258п или можно сказать почти что 1/4п. Следовательно, разница фаз между двумя этими сигналами равняется п/4, что почти в точности совпало с расчетными значениями в Proteus.

Если Вы лучше воспринимаете информацию через видео, то к Вашему вниманию:

Резюме

Амплитудно-частотная характеристика цепи показывает зависимость уровня сигнала на выходе данного устройства от частоты передаваемого сигнала при постоянной амплитуде синусоидального сигнала на входе этого устройства.

Фазо-частотная характеристика — это зависимость сдвига по фазе между синусоидальными сигналами на входе и выходе устройства от частоты входного колебания.

Коэффициент передачи — это отношение напряжения на выходе цепи к напряжению на ее входе. Если коэффициент передачи больше единицы, то электрическая цепь усиливает входной ссигнал, если же меньше единицы, то ослабляет.

Полоса пропускания — это диапазон частот, в пределах которого АЧХ радиотехнической цепи или устройства достаточно равномерна, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Определяется по уровню 0,707 от максимального значения АЧХ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *