5_1 (лекции по УППС (УПОС))

2018-01-12СтудИзба

Описание файла

Файл "5_1" внутри архива находится в следующих папках: лекции по УППС (УПОС), Глава5. Документ из архива "лекции по УППС (УПОС)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиоприёмные устройства" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "радиоприёмные устройства" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "5_1"

Текст из документа "5_1"

Глава 5. Усилители энергии сигналов

5.1 ПРИНЦИПЫ УСИЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ СИГНАЛОВ

Усиление энергии электрических сигналов – фундаментальное, исключительно важное свойство аппаратурных средств обра­ботки сигналов, которое очень широко используется для совер­шенствования технических показателей различных радиотехниче­ских устройств. В первую очередь это относится к РПрУ, на вход которых поступает сигнал очень малой мощности, а оконечные устройства требуют мощности сигнала на несколько порядков большей. Увеличение мощности (энергии) сигнала при сравнительно точном сохранении его формы называют усилением, а устройство, с помощью которого этот эффект достигается, – усилительным. Принцип усиления электрических сигналов поясняется функциональной схемой усилительного уст­ройства (УУ) – рис. 5.1.

Рис. 5.1 – Функциональная схема усилительного уст­ройства

Усилитель совместно с источником пи­тания (ИП) образует усилительное устройство – рис. 5.1. Усилитель имеет входную цепь (клеммы 1—1) и выходную цепь (клеммы 2—2). К входным клеммам 1—1 (во входную цепь) подключается ис­точник электрического сигнала (ИЭС) малой энергии. Это может быть детектор сигналов амплитудной или частотной модуляции, выход предыдущего усилительного каскада, антенна и т.д.

К выходным клеммам 2—2 (в выходную цепь) подключается нагруз­ка. Нагруз­кой может быть: вход последующего усилительного каскада, головные телефоны, громкоговоритель, линия связи и т. д.

В связи с воз­можностью работы от самых разнообразных источников сигналов, при различных видах сигналов и на разную нагрузку усилители электрических сигналов получили очень широкое распространение и в составе радиотехнических систем и устройств, и как самостоя­тельные устройства.

Усиление электрических сигналов – частный вид уп­равления электрической энергией и характеризуется тремя особенностями:

1. При усилении аналоговых электрических сигналов управле­ние энергией может осуществляться как плавно, постепенно, так и скачкообразно. Как правило, управление производится плавно.

2. Усиление электрического сигнала по мощности имеет место в том случае, если усилительное устройство имеет источник энер­гии, за счет которого и увеличивается мощность сигнала на выхо­де. Обычно в качестве источника энергии используют источник постоянного тока, от которого усилитель отбирает постоянную мощность Р0 (см. рис. 5.1). Эту мощность усилитель преобразует в мощность полезного электрического сигнала Р~ = РВЫХ, которая вы­деляется в нагрузке. В качестве элемента или прибора, который преобразует мощность источника питания Р0 в мощность выходного сигна­ла РВЫХ, используются электронные при­боры – усилительные элементы (УЭ): транзисторы (БТ, ПТ), составные транзисторы, интегральные микросхемы (ИМС), электронные лампы (ЭЛ) и др. При этом УУ называют электронным. В качестве пре­образовательных элементов в усилителях используют и другие электронные приборы. Например, в параметрических усилителях используют полупроводниковые диоды – варикапы. Мощность источника питания в таких усилителях формируется как мощность переменно­го тока. Такой источник питания обычно называют генератором накачки.

3. Для управления процессом преобразования энергии на вход усилителя подают малую мощность РВХ. Эта мощность создается источником сигнала. Очень часто это независимый ис­точник. Чем больше РВЫХ по сравнению с РВХ, тем лучше эффект усиления.

Сам усилитель является управляемым источником сигнала ­– его называют также неавтономным или за­висимым источником. Итак, при усилении источник сигнала малой мощности РВХ управляет работой УЭ по преобра­зованию большой мощности источника питания Р0 в мощность выходного сигнала РВЫХ. Очевидно, РВЫХ < Р0. В оконечных каскадах уси­лителя эти мощности близки по величине, и отношение РВЫХ / Р0 определяет коэффициент полезного действия усилителя.

Для анализа технических показателей и характеристик УУ не­зависимые источники сигнала представляют в виде эквивалент­ной электрической схемы генератора ЭДС Г с внутренним сопро­тивлением ZГ или генератора тока Г с выходной проводимостью YГ, причем Г = Г ZГ; ZГ = 1 / YГ; Г = Г YГ.

При анализе и проектировании УУ используют электрические модели УЭ в виде их эквивалентных электри­ческих схем.

5.2 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Классификация. Электронные усилители сигналов являются самыми распро­страненными электронными устройствами. Они могут использо­ваться как самостоятельные или выделенные устройства, напри­мер усилители оконечных станций радиотрансляционных узлов, всевозможной аудиоаппаратуры, и как функциональные важнейшие узлы других радиоэлектронных устройств, прежде всего РПрУ, РПдУ, и в качестве элементов активных фильтров, компа­раторов и т. д.

Вне зависимости от места и способа использования УУ при­нято классифицировать по ряду общих для всех усилителей при­знаков.

По форме усиливаемых сигналов различают усилители непре­рывных и усилители импульсных сигналов. Усилители непрерыв­ных сигналов — это в первую очередь усилители квазигармониче­ских, речевых, музыкальных и др. сигналов. Свойства таких усилителей оценивают по качеству преобразования одного или небольшого числа гармонических колебаний. Переходные процессы в усилителях при указанных сигналах не проявляются. На­оборот, в усилителях импульсных сигналов, к которым относятся усилители видеосигналов, телеграфных сигналов, цифровых сигна­лов и т. д., проявляются переходные процессы. Оценку таких уси­лителей проводят по форме переходной характеристики.

По диапазону усиливаемых частот различают усилители по­стоянного тока (УПТ) и усилители переменного тока. Первые усиливают не только переменные, но и постоянную составляю­щую в спектре сигнала, т; е. усиливают частоты от 0 до верхней граничной частоты fВ. Усилители переменного тока способны уси­ливать только переменные составляющие в спектре сигнала, т. е. частоты от нижней граничной частоты fН до fВ.

Среди усилителей непрерыв­ных (аналоговых) сигналов выделяют:

  1. Усилители звуковой частоты, у которых fН  20 Гц, a fВ  20 кГц.

  2. Усилители радиочастоты (радиосигналов), у которых час­тоты значительно превосходят звуковые и fВ/fН  1. Если в нагруз­ке УЭ таких усилителей есть резонансные цепи, то и усилители называют резонансными; в противном случае — апериодическими.

3. Широкополосные усилители, у которых fН составляют еди­ницы герц, a fВединицы мегагерц. Это усилители телевизион­ных сигналов, усилители многоканальных линий связи (например, радиорелейных) и др.

По типу управляющих элементов (УЭ) различают усилители: транзисторные, на интегральных микросхемах (ИМС) и др.

Существует много других отличительных признаков, по кото­рым классифицируют усилители, например по области применения, функциональному назначению, типу питания, числу каскадов, тех­нологическому исполнению.

5.3 технические показатели усилителей

Определяя конк­ретную количественную оценку тех или иных свойств усилителя, технические показатели позволяют оценить степень его пригодности для какого-либо при­менения и возможную технико-экономическую эффективность уст­ройств на основе выбранного усилителя.

Технические показатели усилителей обычно определяются в соответствии с международными, государственными или отраслевыми стандартами, а также руководящими техническими материалами и т. п. К та­ким показателям относят: входные и выходные показатели; коэф­фициенты усиления; коэффициенты полезного действия; линейные искажения; нелинейные искажения; собственные помехи: ампли­тудную характеристику и динамический диапазон; стабильность показателей.

5.3.1 Входные и выходные показатели усилителей иллюстрируются структурной схемой усилителя – рис. 5.5.

Рис.5.5 – Эквивалентная схема взаимодействия усилителя с источником и нагрузкой

На схеме источник сигнала представлен в виде активного двухполюсника, усили­тель – в виде активного четырехполюсника и нагрузка – в виде пассивного двухполюсника.

Входные показатели характеризуют особенности входной цепи усилителя. К входным показателям от­носят напряжение , ток или мощность РВХ сигнала, ко­торые обеспечивают необходимые выходные па­раметры усилителя при заданных искажениях сигнала.

Входной параметр – входное сопротивление уси­лителя – комплексное сопротивление между клеммами 1—1. На сопротивлении происходит падение напряже­ние в результате протекания через это сопротивление тока при подклю­чении к усилителю источника сигнала. Если входное сопротивле­ние можно считать линейным, то

= .

В зависимости от назначения усилителя к сопротивлению предъявляют различные требования. Обычно необходимо, чтобы » . Однако часто должны быть выполнены условия согласо­вания источника с усилителем, когда = .

Входную мощность РВХ определяют при таких условиях рабо­ты усилителя, когда его входное сопротивление становится чисто активным = , например, в области средних частот. Тогда = и при воздействии гармонического (синусоидального) сигнала

= 0,5 = I ВХUВХ = = / , (5.2)

где и – амплитуды напряжения и тока на входе усилителя

= ; = .

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее