Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983)

г. в. вояшвилло УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ Допущено Министерством тысюего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающаяся по специальностям «Радиосвязь и радиовещание», «А вто на тик гская зле ктросв чзь» и «Мноеоканальная электросвязь» МОСКВА «РАДИО И СВЯЗЬ» 1963 Войн)вилле Г. В.

В65 Усилительные устройства: Учебник для вузов.— 2-е нзд., перераб. и доп. — Мп Радио и связь. 1983.— 264 с., ил. В нерп 95 к, Да!отея основные характеристики, принципы работы и расчет усилителей. Рассматриваются вопросы применения усилительных устройств в радиоэлектронике и технике связи. По сравнению с первым изданием, вышедшим в 1975 г., расширен материал об устройствах с обратное связью и усилителях иа микросхемах. Для студентов институтов связи, обучающихся по специальностям: Радиосвязь и радиовешаиие», «Автоматическая электросвязь, *Многоканальная электросвязь».

2402020000-069 КБ-15-63-83 046(01)-83 ББК 32.848 6Ф2.12 Р Е ц Е Н 3 Е Н Т: иафедра радиоприемиых устройств МЭИС гзав, кафедрой д.р техн, наук, проф. Н. И. ЧИСТЯКОВ) Редакция литературы по радиотехнике Георгий Валерианович Войшвилло УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА Редакторы Э. М. Г о р е л н к, Т. М. Т о л м а ч е в а Художник С. Н. Гол у бее Художественный редактор Н. С. Ш е и и Технический редактор Г. И. Колосова Коррентор Н.

М. Да в ыдо в а ИБ 3!8 177 Сдано в набор 22.07.82 г. Подписано в печать 1!.03.83 г. Т-04675 ФоРмат 60Х90/и БУмага «н..жУРи. ГаРнитУРа литеРатУРиаз Печать высокая Усл. печ. л. !6,5 Усл, кр.-отт. 16,5 Уч.-изд. л. 17,59 Тираж 50000 экз. Изд. М 18538 Зак. М 1 Непа 95 к. Издательство «Радио н связь». !01000 Москва, Главпочтаь!т, а/я 693 Типография издательства «Радио и связь Госкомиздата СССР 1О!000 Москва, ул. Кирова, д. 40 ББК 32а846 В65 УДК 621.375.4 (075.8) 4«) Издательство «Связь», 1975 4«) Издательство «Радио и связь», 1953, с изменениями ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящий учебник является вторым изданием (первое вышло в свет в 19?б г.) и предназначен для специальностей 0702, 0703 и 0703.

За это время заметно обновилась элементная база и расширилась область применения усилительных устройств. Так, появились усилители для магистральной связи с весьма большим числом каналов, усилители, работающие на стекловолоконные линии и с оптоэлектронной связью. Кроме того, схемотехнические решения, особенно усилителей па интегральных микросхемах, претерпели значительные изменения. С другой стороны, за прошедшие годы существенно изменились учебные планы и программы курса «Усилительные устройства» для связных специальностей.

Все это, а также накопившийся опыт преподавания упомянутого курса в Ленинградском электротехническом институте связи им. проф. М. Л Бонч-Бруевича потребовали нового издания учебника, в котором значительно сокращен материал, посвященный ламповым каскадам и усилителям, и большее внимание уделено современным схемотехническим решениям.

В отличие от ранее выпущенных учебников здесь теория усилителей с обратной связью изложена по-новому — на основании использования понятия о возвратном отношении, представления усилителя в виде активного четырехполюсника, содержащего зависимый источник„ использования метода нулей и полюсов передаточной функцию, а также аппроксимации ЛЧХ и ФЧХ, что позволяет в наиболее наглядной форме определять параметры усилителей с обратной связью.

Кроме того, на этой основе рассмотрена устойчивость н ее обеспечение в усилителях с глубокой обратной связью, особенно в операционных усилителях, для которых предложен новый метод расчета корректирующих цепей. Таким образом, в курсе усилительных устройств находит дальнейшее развитие и продолжение уже известная студентам теория линейных электрических цепей. Книга является учебником многоцелевого назначения, поэтому в ней не уделяется непосредственного внимания вопросам проектирования, тем не менее приводятся примеры расчета, относящиеся в основном к новым и сложным вопросам. Используемая терминология, система буквенных обозначений и графических изображений элементов усилительных устройств базируется на Государственных стандартах и стандартах СЭВ, выпущенных за последние годы.

Автор глубоко признателен коллективу кафедры радиоприемных устройств МЭИС, возглавляемый проф., д-ром техн. наук Н. И. Чистяковым за высказанные при рецензировании рукописи критические замечания, способствовавшие улучшению книги, а также проф. д-ру техн. наук И. Л. Трискало и доцентам канд. техн.

наук Л. Г. Алексееву и Н. В. Терпугову за просмотр рукописи и полезные советы. Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ Ф НН ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Усиление представляет собой процесс преобразования энергии ькоторого ее источника в результате воздействия на него сигна,та. т источника энергии, называемого источником питания, потребтется мощность Ро, часть которой Рь называемая выходной могигсгью, в преобразованном виде передается нагрузке.

Для пребразования мошности Р,, чаще всего в виде мошностн постоянно> тока, в мощность Р,, как правило, переменного тока затрачизется мошность Рь получаемая от источника сигнала и назыземая входной. Отсюда следует, что усиление представляет собой роцесс увеличения мощности источника сигнала. Устройство, обздаюшее способностью увеличивать (усиливать) мощность источнка сигнала, называется усилителем (рис. !.1) Таким образом, ьотъемлемым свойством усилителя является его способность зеличивать мощность сигнала, получая Р,)Рь Это свойство не вляется определяющим прн усилении напряжения нли тока, прн втором в обшем случае (1в ~~(/г и 1,---1а, где (уг, 1г и (1ь 1е — согветственно входные и выходные напряжения и токи (рис.

1.2). Угэлалгель г— игл лг -х ла Функциональная схема усялятельяого устройства лс. 1.Е Общая схема уся- Рис !.2. лятельвого устройства Элементы, обладаюшие способностью усиливать, называются силительными элементами (УЭ). К их числу относятся электроная лампа, транзистор, некоторые виды интегральных микросхем ИМС), дроссель насыщения (в магнитном усилителе), варикап ли вариконд (в емкостном усилителе) и другие. Для усиления электрических сигналов преимущественно приеняют электронные усилители, в усилительных элементах которых используется явление электрическои проводимости в газах, вакууме и полупроводниках, т.

е, в этом случае усилительными элементами являются электронные лампы и транзисторы — последние в виде дискретных приборов или ИМС. Ьз. КЛАССИчтИКАБИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОИСТВ Тнп усилителя, используемого в том илн ином устройстве, зависит от назначения последнего н свойств усиливаемого сигнала. Источник сигнала характеризуется ЭДС, изменяемой во времени по сложному закону (рис. 1.З,а), Такая ЭДС может быть разложена на гармонические составляющие, образующие дискретный спектр при периодической функции е,(!) и сплошной спектр прн непериодической функции с граничными частотами г,„и Т,„(рис. 1.3,б).

, «гч «нет Рис ПЗ. Зависимость ЭДС источника сигнала 1а) и ее частотный спектр (б) По относительной протяженности занимаемого спектра частот сигналы можно подразделять на два вида. Сигналы первого вида ХаРаКтЕРИЗУЮтСЯ ОТНОШЕНИЕМ !та«/!амп)>!. К НИМ ОТНОСЯТСЯ СИГ- налы звуковой частоты, получаемые, например, от микрофона, сигналы изображения, создаваемые передающей телевизионной трубкой или фотоэлектрическим преобразователем фототелеграфного аппарата, а также сигналы, поступающие в линию от устройства многоканальной телефонной связи, и т.

п. Для сигналов второго вида, образуемых в результате модуляции несущей частоты 1а и называемых радиочастотными (рис. !.4,а), ХаРаКтЕРНО ОТНОШЕНИЕ (пах((пич 1. СОСТаВЛЯЮЩИЕ СПЕКтРа такого сигнала сосредоточены около несущей частоты (рис. !А,б) Для усиления сигналов первого вида используются апериодичсские усилители, для которы~ )ыа«()~~н))1; к ннм о~~~~~~ся усилители постоянного тока (УПТ), усилители звуковой частоты (УЗЧ), телевизионные усилители и др. Курс «Усилительные устройства» посвящен изучению усилителей этого типа.

Усилители радиочастоты (УРЧ), предназначенные для усиления радиочастотных сигналов, изучаются в курсах радиопередающих и радио- приемных устройств. Назначение этих типов усилителей иллюстрируется рис. 1.5. Сигналы принято подразделять на гармонические и импульсные. К гармоническим относят сигналы, для которых допустимо неодинаковое смещение во времени отдельных составляющих спектра частот при прохождении их через усилитель (рис. 1.6). В частном случае гармонический сигнал содержит одну составляю- сг нг 5мы Га Гмаа И Рис.