Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 49
Текст из файла (страница 49)
е. постоянного (условно) напряжения. Изолирующая способность оптрона очень велика, поскольку его работоспособность сохраняется при высоком напряжении между входом и выходом (порядка десятков киловольт) в диапазоне частот от 0 до 10 ... ! 00 МГц и выше. Рнс, 9сй Функппональная схема изолирующего усилителя, способного работать при большой амплитуде сг1нфазного сигнала Для снижения нелинейных искажений и обеспечения постоянного коэффициента передачи сигнала применяют ОС, осуществляемую с помощью дополнительного оптрона )г, (рнс. 9.3), одно-. лг Рис. 9,8. Функциональная схема изолирующего усилителя с обратной связью через оптрон Г, 247 типиого с оптроиом прямой передачи сигнала )уе. Вместо )у1 и )те удобно использовать прибор с одним излучателем и двумя фото- диодами, параметры которых при этом меньше отличаются.
Для того чтобы полностью изолировать выход от входа необходимо применять два биполяриых источиика пптаиия и два общих провода О' и О", ие соединенных между собой. эми УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ СПЕКТРА ЧАСТОТ СИГНАЛА Усилители постоянного тока с преобразованием характеризуются сравнительно низким уровнем дрейфа, мало зависящим от температуры, времени и питающих иа~ряжений, и в то же время узкой полосой пропускаиия 0 ... 1„ие превышающей 1О .. 20е4 иесУщей частоты (а. Для преобразования усиливаемого постоянного (точиее медлеиио изменяющегося) иапряжеиия и;е в переменное и, выполняется операция умножения входного напряжения и,а=У1е з(п ох1 иа сох охо(, в результате которой получается и, =У„з(пах(созоао1, т.
е. их = Уха,а [1/2 з1п 2п(1а+ ~) 1 — (1/2) з(п 2п()а 1) 1). (9.! ) Такого рода преобразаваиие входиого сигнала происходит в балаисиом модуляторе, чем и объясняется название первого блока усилителя иа рис. 9.4. ет Ркс. 9.4. Структурная схема УПТ с преобрааоаанпем Выражение (9.1) показывает, что прп изменении полярности и~е, т. е. знака з1п ео1, меняется и фаза переменного иапряжепия.
Второй блок, представляющий собой усилитель переменного тока, рассчпгывае-.ся иа пропускаиие спектра боковых частот, заиимающего полосу от (о -(„до (е+)а. Если в качестве третьего блока используется обычный выпрямитель (детектор), то выходное ~апряжеиие иее ие реагирует иа изменение полярности входного иапряжеиия (рис. 9.5), что в большинстве случаев нежелательно илп недопустимо, например при охвате всего тракта ОС (гальваиической, т. е. по постоянному току), Между тем, при использоваиии балаисиого демодулятора, иначе фазочувствительиого детектора, изменение фазы переменного напряжения щ (и иа) в момент го 948 смены знака и~о приводит к изменению полярности выходного напряжения ияо Пульсации несущей частоты сглаживаются соответствующим фильтром в выходной цепи балансного демодулятора, Валансный модулятор. Простейшим по принципу действия балансным модулятором является контактный прерыватель, в качестве которого используется электромагнитный ме- ам ханнзч (рис.
9.6). Частота переключения (несу- г щая частота )с) при этом е не превышает 400...500 Гц, а нередко бывает близкой и г нлн равной частоте сети 50 Гц. Элементы )сь Сь )ся, С, образуют фильтр нижних частот, предназначенный для защиты от и, 5 Г55'.. фона и других возможных помех. Трансформад) 5 торный вход изолирует усплнтельную часть ог входной цепи, что способствтет снижению уровня и„ дрейфа (у контактных прерывателей он может быть доведен до 0,01 мкВ]'С) н повышению ~е чувствительности усилите- и ля (иапрпчср, у вольт- ы метра постоянного тока В2-!5 первый предел из- 9 мерения составляет 3 мкВ). Однако при этом Рпс 95 Временные анаграммы напряя<е- входное сопротивление не ннй, поясняюшне работу УПТ с прсобраудается получить очень аоааннем высоким. Ббльшнм вход.
ныч сопротивлением обладают бестраягсфорчаторные контактные модуляторы. Схема усилителя естественно упрощается, если для приведения н действие контактного прерывателя вместо генератора несугцей частоты использовать сеть, но в этс'л случае за счет наво- Рпс. 9.5. Схема контактного баяансного моду- лятора 949 док (фона), синхронных с преобразованным напряжением, повышается уровень дрейфа. Эту помеху можно устранить или значительно снизить, если частоту прерывания выбрать не равной частоте сети. Другая возможность заключается в использовании транзисторных переключателей, конструктивно более простых, но работающих с более высоким уровнем температурного дрейфа,.составляющим в лучшем случае О,! ... 1 мкВ/'С.
На смену контактным и трансформаторным балансным модуляторам приходят устройства с оптронами (рис. 9.7), принцип "г Рис. 9.7. Функциональная схема УПТ с оптронным оа. лансным модулятором действия которых основан на следующем. При облучении фото- резистора Кф, расположенного внутри оптрона, пульсирующим световым потоком его сопротивление колеблется с частотой При действии на входе устройства ЭДС е,е, например постоянной, в цепи внешнего резистора связи гсо возникают переменные ток й и напряжение и, той же частоты.
Напряжение и, после усилителя поступает на вход балансного демодулятора, Полоса пропускания УПТ с оптронным модулятором значительно превосходит полосы пропускания других видов УПТ, высшая частота сигнала Т, может достигать десятков мегагерц при соответственно достаточно высокой несущей частоте !ю-=-(5 ... 10) Модуляторы на варикапах, имеющие известное применение, по своей полосе пропускания сравнимы с оптронными. Балансный демодулятор.
По схемному построению и принципу действия балансные демодуляторы во многом сходны с некоторыми видами балансных модуляторов. Практически наиболее распространены демодуляторы на транзисторных переключателях, диодах и контактные. Демодуляторы на диодах удобнее реализовать по кольцевой схеме, позволяющей осуществлять двухполупериодное выпрямление (рпс.
9.8). Процесс открывания и закрывания диодов управляется напряжением генератора Г, равным и„, амплитуда которого 250 должна быть в несколько раз больше амплитуды напряжения и, на выходе усилителя переменного тока. Так, в показанном положении закрыты диоды )ха и )ха. При симметричных плечах токи а' н 1", если их появление вызвано только напряжениями ~0,5 ил при ив=О, равны.
Обычно они протекают через внешнюю нагруз- 8н ~+)о — 1 лг 2 Рис. 98. Кольцевая схема оалавсяого демодулятора (фаао- вого детектора) ку гг в противоположных направлениях, поэтому выходной ток 1ао=г" — 1'=О. Под действием напряжения иа ток 1' несколько увеличивается, а рм уменьшается, и на выходе появляется ток (ве, направление которого зависит от полярности напряжения ие (которому он практически пропорционален), т.
е. перемена полярности ия при сохранении знака иг приводит к обратному соотношению и изменению направления (ео. Таким образом, данный демодулятор оказывается чувствительным к изменениям фазы, поэтому он известен под названием фазового (иначе синхронного) детектора.
Резисторы Яь Ря, )са И4 предназначены для установления симметрии плеч и уменыпения тока, потребляемого от генератора Г. Подстроечный резистор )са позволяет устранить разбаланс мостовой цепи, т. е. получить при отсутствии сигнала (и,=О) нулевое выходное напряжение. С помощью фильтра нижних частот С,, )га, С, осуществляется сглаживание пульсаций, как и в обычном выпрямителе. 9.3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ Основой параметрического усилителя является управляемый (нелинейный) реактивный двухполюсник (или многополюсник) (рпс. 9,9).
В магнитном усилителе в качестве такого двухполюсника используется дроссель насыщения, а в емкостном усилителе в варикап (смкостный диод) или вариконд (нелннейный конденсатор). Напряжение питания подается от источника переменного тока с частот(хй 1о, называемой частотой накачки, котоРаЯ должна быть по крайней мере в 5 ... 10 раз выше максимальной частоты сигнала: )е>(5 ... 10)(.„„. 291 Принцип действия параметрического усилителя основан на том, что под действием входного сигнала (тока 1,) или напряжения (и,) изменяется реактивное сопротивление нелинейного двухполюсника Х, и, следовательно, тока в цепи нагрузки, действую щее значение которого равно 1„Е/ и их'„+Х-'„.
Из двух видов емкостных усилителей болыпего внимания за. служивают использующие варикапы. Простейший усилитель, кроме варикапа (вариконда), обычно содержит катушку индуктнвности, позволяющую образовать е, и, к„и„колебательный контур, настроенный иа частоту ~,Ф)и. Для обеспечения наибольшей чувствительности исходная рабочая точка Рис. 99 Обобигеиизи схечз изрз. располагается на боковом участиетрическиги усилииези ре резонасной кривой с наи- болыпей крутизной. Кроме того,в цепи с варикапом обычно прнсутствуюг разделительные элементы — дроссель и конденсатор.
Разделительный дроссель препятствует проникновению переменного тока частоты накачки во входную цепь. а разделительный конденсатор устраняет почти короткое замыкание источника сигнала через дроссель и сопротивление нагрузки. Дифференциальный усилитель, характеризуемый отсУтствием сигнала частоты (и на выходе пРи и,=0, выполнается в виде мостовой схемы, содержащей два или четыре варикапа. Параметрические усилители способны работать при слабом сищ але, так как у них весьма мал коэффициент шума. Частота )и нРн использовании специальных ваРпкапов может доходить до сотен мегагерц, что позволяет усиливать не только звуковые, но н сигналы изображения.
11ростейшпй магнитный усилитель представляет собой магнитную цепь с двумя обмотками. Через управляемую обмотку, находящуюся во входной цепи, проходит иок сигнала, изменяющнп магнитное поле в сердечнике и, следовательно, магнитную проницаемость и индуктивность другой обмотки, называемой рабочей, в цепи тока частоты накачки и, следовательно, нагрузки. Чтобы устранить передачу тока (вслсдствие трансформации) нз раоочей обмотки в управляю|цую, разделяют магнитные иотски, создаваемые отдельнымн обмотками. Для компенсации выходного тока частоты )и пРи отсУтствии сигнала на входе пспользУ~от мостовую схему из двух дросселей насыщения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
