Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Так, у ИМС типа К140УД1А/Б напряжение шума составляет 1,3 мкВ/'3lТ кГц, или 41 нВ/ г'1 Гц. Оба этих показателя зз сложно выразить через коэффициент шума, сопротивление источнесл ника сигнала и коэффициент усиления. Если в (2.72) перенести )сз в левую часть равенства, то она окажется, квадратом ЭДС шума на выходе, создаваемого сопроивлением источника сигнала, (узз ~=Тх'-'в4дТР~Ц.
В Р раз большим является квадрат суммарного напряжения шума ()з, в = р Кзв4йТК,Я~, откуда следует, что на выходе усилителя (без у чета шума со стороны Кг) (7'зшх (7'з.п= (ń— 1)К'в4ЙТРь Разделив правую часть этого Равенства на К ~и извлекая из нее ког рень квадратный, находим напряжение шума на входе усилителя и,,=К,) (Р— !) 4йтК,ЛРК. (2.75) По существующим нормам уровень шума должен быть ниже номинального по крайней мере на 60 ... 65 дБ, а у отдельных моделей на 100 дБ, злл. двапф Дрейф — это разновидность внутренней помехи, характеризуемая составляющими весьма малых частот, в пределе приближающихся к нулю. Помимо беспорядочного отклонения выходного напряжения нередко наблюдается и однонаправленность его изменения.
К дрейфу наиболее чувствительны УПТ. Причинами возникновения дрейфа являются колебания температуры и напряжений источников питания, а также старение усилительных элементов (особенно электронных ламп) и эффект мерцания. Изменение температуры заметно влияет на исходный режим работы, главным образом транзисторов, а у ламп сильный дрейф создает колебание напряжения накала, приводящее к смещению характеристики прямой передачи !л=!(ис) на 0,1 В при Л(уу/(Ту= = 0,1. За счет флуктуации токов утечки в поверхностных слоях полупроводников и нерегулярности генерационных и рекомбинационных процессов образуются составляюгцие шума, уровень которых при )(0,2 ...
1 кГц возрастает при ~-+.О, что вызывает изменение коэффициента шума по закону Т =а7), где а=сонэ!. У ламп эффект мерцания вызван медленным изменением состояния рабочей поверхности катода. Наиболее удобной оценкой влияния дрейфа является его уровень, отнесенный ко входу — эквивалентное напряжение, создающее такое же изменение напряжения (тока) в рассматриваемом сечении схемы усилителя, какое фактически вызывается рассматриваемой помехой. Для снижения уровня дрейфа по крайней мере первый каскад усиления постоянного тока выполняется по дифференциальной "еме (рис. 2.30),,которая представляет собой симметрично выполненный мост, содержащий два резистора Кю, Л„з и два однотипных транзистора Уь 1/ь При изменении (например, повыше- 39 Рис.
280. Схема дифферен анального наскада 2Л0. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН Динамический диапазон сигнала Р, представляет собой превышение в децибелах максимального (т. е. номинального) уровня сигнала над минимальным. Поясним суть этого понятия на примере акустического сигнала. Если интенсивность звуковых колебаний выразить амплитудным значением звукового давления р, то Р, = 20 !д (р,„шах/р,„юш), где р,,„— максимальное значение звукового давления при фортиссимо, а рш ш — минимальное при пианиссимо о.
Наибольший динамический диапазон присущ симфоническому оркестру Р,= =65 дБ; динамический диапазон речи диктора 25 ... 35 дБ. Динамический диапазон усилителя представляет собой отношение (в децибелах) номинального напряжения сигнала на выходе усилителя Ут к его минимальному значению (/типо, еще различимому при помехах, создаваемых самим усилителем: Р,= =201д (с/т/Уа ы). В усилителе верхний предел напряжения на выходе ограничивается заданной нормой нелинейных искажений, нижний — уровнем внутренних помех. В электроакустических установках наиболее низкий уровень выходного напряжения должен быть по крайней мере на б ...
10 дБ выше уровня помех, иначе слабые звуки будут слышны неотчетливо или вовсе не будут заметны. Следовательно, динамический диапазон усиления должен быть не меньше динамического диапазона сигнала. Если это соотношение не выдерживается (в частности, из-за высокого уровня помех), динамический диапазон сжимают, регулируя усиление вручную или автоматически.
При этом несколько ухудшается качество звукового воспроизведения, но не в такой степени, как при перегрузке усилителя или заглушении наиболее слабых звуков помехами. о Здесь имеются в виду такие максимальное и минимальное значении сит. нала, вероятность выхода за пределы которы» не превышает 2'Ь. 40 нии) температуры увеличиваются токи обоих транзисторов, но при этом вследствие попарной симметрии плеч сохраняется баланс моста и между точками 3 — 4 теоретически не должно появляться на- пряжение, т.
е. отсутствует дрейф. Р, Фактически существует некоторый раз~к~ ~кг брос параметров транзисторов н резисторов, что не позволяет полностью избавиться от дрейфа. При несимметг ричном построении каскада (т. е. при отсутствии второго плеча )га и /ска) Р дрейф, отнесенный по входу, близок к 2,2 мВ/'С; переход к дифференциальной схеме позволяет уменьшить уровень дрейфа в сотни и тысячи раз. Собственные помехи свойственны источникам сигналов для УЗц, Так„угольный микрофон телефонного аппарата не позволяет получить сигнал с динамическим диапазоном свыше 30 ...
40 дБ, „ектрофон — не свыше 40 ... 50 дБ, высококачественные студий„ые микрофоны и магнитофоны способны пропускать сигнал с динамическим диапазоном более 60 ... 70 дБ. Глава 3 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ЗЛ. ВИДЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Обратной называется связь, при которой происходит передача сигнала (напряжения, тока) из выходной цепи усилителя во входную (рис. 3.1). В усилительных устройствах обратная связь (ОС) используется для уменьшения искажений и повышения стабильности усиления и режима работы усилительных элементов. Как видно из рис.
3.1, в узле 1 складывают- игегеееег еагдггхд ся сигналы (напряжения и токи), еегнееа поступающие ат источника сигнала и с выхода усилителя. Если фазы этих сигналов совпадают, то общая депо ес их амплитуда возрастает по сравнению с амплитудой входного сиг- нала как в узле 1, так и в узле 2 ряс. З1, Общая схема усяляв этом проявляется влияние лоло- тельного устройства с обратзнительной ОС. При противополож- яой связью ной фазе поступающего с выхода на вход сигнала имеет место отрицательная ОС, вносящая ослабление. В современных усилительных устройствах, как правило, используется этот вид ОС ".
Обратную связь принято называть частотно-независимой, если сопротивление или коэффициент передачи напряжения (тока) цепи ОС не зависит от частоты, в отличие от частогно-зависимой ОС, не обладающей этим свойством. Если цепь (элемент) ОС является неотъемлемой частью усилителя (усилительного элемента), то такая ОС называется внутренней. Вместе с тем отмечают местную ОС (МОС) от общей.
Под первой понимают ОС, охватывающую один каскад усилителя, а под второй — ОС, охватывающую весь усилитель или несколько каскадов. " В дальнейшем поаг словамя собратвая связь» будем подразумевать отрь«атедьяую обратную связь. Положительная обратная связь будет оговариваться. Простейшие эквивалентные схемы устройства с ОС удобно представить в виде двух соединенных четырехполюсников, один из которых является активным, поскольку содержит зависимый источник (рис. 2.1), ток или напряжение которого передается на вход усилителя.
В зависимости от способа их соединения различают четыре вида ОС. 1 кт.г. плрллляльнля по входу н выходх ос действие ОС этого вида (рис. 3,2) зависит от параметров входной (Уг, Яг) и выходной (Уь 7а) нагрузок и не проявляется при возбуждении устройства от источника сигнала с бесконечно большой проводимостью (У,=оп, 2,=0), т. е. в режиме короткого замыкания как на входе, так и на выходе (Уа=со, Ха=О). Поскольку одним из непременных условий передачи сигнала с выхода на вход является неравенство нулю выходного напряжения, то такой вид ОС принято называть параллельной по напряжению.
Рис. 3 г Энвнвалевтнав схема устройства с параллельной ОС по на. прнженггю С точки зрения изменения или сохранения полярности усиливаемого сигнала различают два вида усилителей: иивертирующий н неинвертирующий. Инвертирующий усилитель изменяет фазу гармонического сигнала на !80' или полярность импульсного сигнала на противоположную. Усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами, т.
е. непрерывно изменяющимися напряжением или током, называется операционным ОУ. Он состоит из каскадов усиления постоянного тока, охваченных ОС (рис. З.З, а), причем проводимости 1/Яь 1//ть 1//1н являются параметрами входной и выходной нагрузок, а также элемента ОС. В схеме на биполярном транзисторе (рис. З.З,б) присутствует разделительный конденсатор Сг, который следует считать (наряду с Р~) элементом источника сигнала, поэтомУ У~=!/()сг+1/)птСг).
Несложно Установить, что при Р~ — — О, 1/птСг =О, а также при /ха=О обратная связь не действует. Кроме того, характерным признаком ОС по напряжению является наличие узлов 1 и 2. При показанной полярности входного напряжения и~ происходит увеличение токов базы, коллектора н эмиттера, переменные составляющие которых 1с, г'„г', имеют то же направление, что и постоянные токи 1в, 1х, 1э . На- 42 ИраВЛЕНИЕ тОКа (и Оирсдспяст ПОЛярНОСтЬ ВЫХОДНОГО НаПряжЕНИя и, и направление потребляемого цепью ОС тока с1в, которое отвечает отрицательной ОС. Действительно, из соотношения (,=с',+ +йи следует, что при !)пуС,«й, входное напряжение и,=е,— Я1(с~+(~в) понижается за счет появления тока (1в, что характерРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
