Диссертация (1143140), страница 51
Текст из файла (страница 51)
В результате на выходеформирователя радиоимпульсов формируются радиоимпульсы с коротким фронтом и срезомсо значительно подавленным высокочастотным синусоидальным сигналом в паузе междурадиоимпульсами.Реализованная по гибридно-пленочной технологии микросхема возбудителя АОМ, всостав которой входит рассмотренный формирователь радиоимпульсов, обеспечивает времяпереключения 10 нс и подавление прохождения высокочастотного сигнала 100 МГц в паузахна уровне 60 дБ.Нагрузкой возбудителя акустооптического модулятора на парателлурите (TeO2),возбуждение акустического столба в котором осуществляется пьезопреобразователем изниобата лития (LiNO3), служит стандартное нагрузочное сопротивление высокочастотныхтрактов 50 Ом, а для перекачки световой мощности в дифракционный максимум Брэггатребуются мощности высокочастотного сигнала порядка 0,5 ÷ 1 Вт.
Таким образом,формирование сигнала для возбуждения АОМ должно осуществляться широкополосныммощным усилителем, работающим на низкоомную нагрузку.Для возбуждения АОМ были разработаны усилитель мощности высокой частоты,защищенныйавторскимсвидетельством№ 1411918,широкополосныеусилители,защищенные авторскими свидетельствами № 1644409 и № 1635246. Все усилители былиреализованы в микросхемном исполнении по гибридно-пленочной технологии в составе254устройств возбуждения АОМ.Принципиальная электрическая схема широкополосного усилителя (а.с.
№ 1635246)представлена на рис. 7-18.Рис. 7-18. Принципиальная электрическая схема широкополосного усилителя (а.с. 1635246)Широкополосный усилитель работает следующим образом. Входной сигнал поступаетна базу транзистора VТ1 через конденсатор С1. В эмиттерной цепи этого транзистора за счетрезисторов R2 и R3, а также конденсатора С2 осуществляется местная отрицательная обратнаясвязь по току последовательного типа. Далее усиленный входной сигнал поступает на базутранзистора VТ2.
Режим по постоянному току транзисторов VТ1 и VТ2 обеспечиваетсясоответствующим выбором резисторов R6, R7, R8. В каскаде на основе транзистора VТ2введена параллельная обратная связь по напряжению через резистор R2. Кроме того, первый ивторой каскады охвачены общей обратной связью по току параллельного типа через резисторыR6 и R8, при этом конденсатор С4 является блокирующим. Коэффициент усиления понапряжению первого и второго каскадов определяется соотношением глубин перечисленныхвыше обратных связей. Далее усиленный сигнал поступает на базу транзистора VТ3 и затемна базу транзистора VТ5. Коллекторные токи транзисторов VТ2 и VТ3, а также коллекторныйток транзистора VТ5 синфазно суммируются, проходя через общую цепь нагрузки – катушкуиндуктивности L1. Транзистор VТ5 введён специально для дополнительного увеличениявыходной мощности, при этом за счет корректирующего действия цепи, состоящей изпараллельно включенных резистора R9 и конденсатора С5, осуществляется равномерноеповышение выходной мощности в широкой полосе частот.
При использовании в качестве255транзисторов VТ2, VТ3 и VТ5 высокочастотных транзисторов средней и большой мощностисо сравнительно большими коллекторными емкостями (порядка 5 ÷ 10 пФ) из-засуммирования этих емкостей в точке подключения катушки индуктивности L1 ограничиваетсяверхняя граничная частота усиления устройства.
Для сохранения высокой верхней граничнойчастоты можно уменьшить сопротивление резистора R1, однако это приводит к необходимостиувеличения режимного тока первого каскада и, как следствие, к увеличению потребляемоймощности. Кроме того, при этом нельзя использовать в качестве транзистора VТ1высокочастотные маломощные транзисторы. Поэтому для увеличения широкополосностиустройства введен транзистор VТ4 с корректирующим конденсатором С3 в базовой цепи.Действие транзистора VТ4 на работу устройства сказывается в двух аспектах.
Вопервых, он осуществляет развязку коллекторной ёмкости транзистора VТ2 от точкисуммирования коллекторных токов транзисторов. В результате оказывается, что тритранзистора работают на эквивалентную емкость нагрузки Сн.экв = Ск3+Ск5+Сн , где Ск3 и Ск5 –коллекторные емкости транзистора VТ3 и VТ5. Происходит существенное уменьшениенагрузочной емкости и, соответственно, увеличение верхней граничной частоты усиленияустройства.
Во-вторых, включение транзистора VТ4 уменьшает активную выходнуюпроводимость второго каскада, при этом начинает существенно влиять на работу реактивнаяпроводимость второго каскада. Эта реактивная проводимость носит индуктивный характер изза параллельной обратной связи по напряжению. Выходная индуктивность совместно сколлекторными емкостями транзисторов VТ3 и VТ5 образует высокодобротный резонансныйконтур, действие которого приводит к еще большему расширению верхней граничной частотыусиления. Однако, при этом возможны и явления перекоррекции, т.е.
появление недопустимобольших подъемов в амплитудно-частотной характеристике устройства. Приведенное к точкесуммирования коллекторных токов значение коллекторной емкости транзистора VТ2 зависитот выбора емкости корректирующего конденсатора С3 следующим образом:Ск 2 прив Ск 44 Ск 2 1С1 3Ск 4(6.1)где Ск4, Ск2 – коллекторные емкости транзисторов VТ4 и VТ2, С3 – емкость корректирующегоконденсатора С3.Из выражения (6.1) следует, что при С3 = 0, Ск2 прив = Ск2, а при С3→ Ск2 прив = 0, т.е.корректирующий конденсатор С3 позволяет в широких пределах изменять приведенноезначение коллекторной емкости двухкаскадного усилителя на транзисторах VТ1, VТ2 и VТ4.В результате изменяется собственная частота высокодобротного резонансного контура вобласть более высоких частот и, следовательно, регулируется верхняя граничная частотаусиления и подъем в амплитудно-частотной характеристике устройства.
Фактически всегда256можно выбрать такое значение емкости корректирующего конденсатора С3, котороеобеспечивает примерно двукратное увеличение верхней граничной частоты при допустимыхподъемах в амплитудно-частотной характеристике.Реализованная по гибридно-пленочной технологии микросхема возбудителя АОМ, всостав которой входил рассмотренный широкополосный усилитель, обеспечивала полосупропускания по уровню 3 дБ 10 ÷ 200 МГц, коэффициент усиления 20 дБ и выходнуюмощность 0.5 Вт на нагрузке 50 Ом при источнике питания 12 В.Принципиальнаяэлектрическаясхемаусилителямощностивысокойчастоты(а.с.
1411918) представлена на рис. 7-19.R6R10+E nLR1R3R5VT3ВхVT2VT1C1R2C2R12R9ВыхR4VT4VT5R7R13C3VT6R8Рис. 7-19. Принципиальная электрическая схема линейного широкополосногоусилителя с повышенным уровнем выходного напряжения (а.с. 1411918)Усилитель мощности высокой частоты работает следующим образом. Входной сигналпоступает на базу транзистора VТ2, усиливается им по напряжению и с его коллекторапоступаетнабазутранзистораVТ1,которыйобеспечиваетформированиедвухпротивофазных сигналов возбуждения для плеч двухтактного оконечного каскада натранзисторах VТ3 и VТ4.
Двухтактный оконечный каскад работает в энергетическиэффективном режиме класса АВ (или В) и обеспечивает усиление сигнала по мощности.Транзистор VТ2 включен по схеме с общим эмиттером, резистивный делитель в его базовойцепи обеспечивает режим по постоянному току. Транзистор VТ1 включен по схеме сразделенной нагрузкой, в его базовой цепи включена температурно-компенсирующая цепь,257состоящая из двух последовательно включенных транзисторов в диодном включении ирезистора.
Коллекторные цепи транзисторов VТ1 и VТ2, а также резистивный делитель вбазовой цепи транзистора VТ2 подключены к выходу фильтра, включенного в цепь источникапитания. Коллекторная цепь транзистора VТ3 подключена к выходу указанного фильтра. Этопозволяет снизить паразитные межкаскадные связи по цепи питания. В усилителе мощностивысокой частоты использованы непосредственные связи между каскадами, при этом черезрезистор R8 вводится общая обратная связь по постоянному току, которая обеспечиваетстабилизацию режимных токов транзисторов. Конденсатор предотвращает протеканиепостоянного тока через фазокорректирующий дроссель L, конденсатор C3 обеспечиваетчастичное симметрирование выходных сопротивлений плеч двухтактного выходного каскада.Рассмотрим более подробно работу устройства в области высоких частот.
Наличиепаразитной емкости коллектор-база Скб транзистора VТ1 приводит к тому, что сложныйвременной сигнал (например, типа радиоимпульса) подается на базу транзистора VТ3 (безучета действия фазокорректирующего дросселя L) с большей задержкой по времени и сбольшими искажениями по сравнению с сигналом, подаваемым на базу транзистора VТ4.
Этоприводит к дополнительным искажениям выходного сигнала, получаемого суммированиемсигналов обоих плеч двухтактного оконечного каскада. В результате снижается выходнаямощность в области верхних частот и нарушается фазировка в петле общей отрицательнойобратной связи, что приводит к потере устойчивости за пределами рабочего диапазона частоти к недопустимому искажению амплитудно-частотной характеристики на верхних частотах.Параллельные RC-цепи R12С2 и R13С3, введенные в эмиттеры транзисторов VТ3 и VТ4,повышают идентичность плеч двухтактного оконечного каскада, что приводит к уменьшениюфазовых рассогласований плеч (выравнивают амплитудно- и фазо-частотные характеристикиплеч) и, как следствие, повышают устойчивость усилителя мощности высокой частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
