promel (967628), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Такая форма кипу ипульсов, в частности, наиболее полно отражает специфику работы вмп пульсного усилителя. Г!о режиму работы усилительных каскадов зличают линейные и нелинейные „мпульсные усилители. В н е л изей -ных импульсных уси. а ли тел я х транзисторы усилительаых каскаДов Работают в нелиней- 1 а) вом режиме о чередованием (в про- ммм ' -- б(l пассе передачи импульса) открытого я закрытого их состояний Сущность йш нелинейного режима работы усили- 4 ммт тельного каскада описана в 3 3.2. В линейных нмпульс- б) н ы х у с и л и т е л я х амплитуда выходного импульса (),„„пропорциональна амплитуде входного импульса (),„и связана о ним через коэффициент усиления Ки = = 0„„ /О,„. Как и в усилителях переменного и постоянного токов, точку покоя каждого каскада выбирают на линии нагрузки в пределах линейной области выходных характеристик транзистора.
Если принять, что входной импульс имеет бесконечно малые дли. тельности переднего и заднего фронтов (рис. 2.53, а), то импульсный усилитель в процессе усиления такого сигнала должен внести минимально возможные искажения его формы (рис. 2.53, б). Допустимые искажения выходного импульса характеризуются максимально возможными длительностями его переднего фронта (ои заднего фронта (среза) (,р, измеряемыми обычно на уровне от 0,1 до 0,9 амплитуды напряжения (У,„„, а также максимально допустимым спадом плоской вершины ЛГ) выходного импульса (более подробная харак. теристнка импульсного сигнала прямоугольной формы дана в ~3.1).
Известно, что импульсный сигнал прямоугольной формы харак. теризуется широким спектром гармонических составляющих. При этом передний и задний фронты импульса определяются высокочастотной частью спектра, а вершина импульса — его низкочастотной "нетью. Таким образом, качественной передаче входного импульса через Усилитель будет соответствовать пропорциональное усиление ям в и всех составляющих спектра частот входного сигнала. На передачу и и переднего и заднего фронтов входного импульса, а следовательно, "а вРемена (ф и (,р оказывают влияние высокочастотные свойства У~~лителя, в частности значение верхней частоты 1. „полосы прозначе "Ускания (см. Рис.
2.16, а). На передачу плоской вершины влияет ачение низшей частоты Г„, полосы пропускания. рис. 2.54. Схема импульсного усилители в интегральном исполнении !б2 Прн увеличении длительности импульса (и его гармонически стааляющне сдвигаются в область более низких частот. Для и дачи с минимальными нскаженнямв плоской вершины импульса лучения минимального Л(/) частота г.. усилителя должна стрем ся к нулю. В период применения дискретных электронных компонентов.
нейные импульсные усилители создавались на основе усилится конденсаторной связью между каскадами. Определенные труди в обеспечении широкой пол пропускания частот в та а~В"") усилителях (обусловленные х Рх области низких частот нал Вход 7 г Вх ВмгрВ 1 ем межкаскадных кондеис В Г Г, ров связи, а в области высо ,Р/ 1 частот даже прн использова Вам высокочастотных транзисто наличием паоазитных емко. Р, Р, Р монтажа) преодолевали це усложнения входящих в усилительных каскадов.
Т буемая полоса пропуска частот при импульсном снгн достигалась введением в ка . ды дополнительных цепей кочастотной и высокочастотной коррекции, состоящих из реак ных элементов Ь и С. На современном этапе преимущественного использования ин ральной электроники импульсные усилители выполняют по т усилителей постоянного тока (с непосредственной связью между кадами). Разделительные конденсаторы служат лишь для связи вх ной цепи усилителя с источником усиливаемых сигналов, хотя и, связь часто осуществляется непосредственно.
С учетом указанн полоса пропускания интегрального импульсного усилителя н, нается от частот, равных нулю, что обеспечивает почти без искаже передачу плоской вершины усиливаемого импульса. Требуемая ница диапазона по высокой частоте, необходимая для передачи редиего и заднего фронтов, достигается технологическими метод ' обеспечивающими получение высокочастотных интегральньях тр. зисторов и ничтожно малых паразитных емкостей межкаскад интегральных соединений.
Импульсные усилители в интеграл исполнении реализуются на самые различные значения коэффициен усиления по напряжению. На рис. 2.54 показан пример интегрального исполнения дв каскадного импульсного усилителя с противофазным (парафазн выходом (микросхема К2УИ!83). Входной сигнал может подк чаться либо непосредственно (вход 1) к усилителю, либо через кй денсатор Ср, (вход 2). Для уменыцения спада вершины нмпул . создаваемого конденсатором Ср, относительно малой емкости, мо ., увеличить емкость конденсатора связи путем подключения ме й 2.10. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Избирательные усилители предназначены для усилеиия иия сигналов в некоторой узкой полосе частот.
Их частотная характеристика должна обеспечивать требуемое усиление в заданной полосе частот и Кл хоста ТОЧНО Крутай СПад уСИЛЕВня ВНЕ ЭтОй Ккл — — — — —— ! „олосы (рис. 2.55). Полоса пропускания из- кл бирательного усилителя 2ы1 = ~, — ~и апре- У д еляется на уровне тт"и У)'2, где цп — козффпциент усиления при резонансной частоте Отношение боковых частот для таких и усилителей 1,пи == 1,001 —: 1,1. Селективиссть усилительных свойств оценивают добр от н о с т ью Я = ~~1(2ЛД, 'Кекз~ю д тля Рис. 2. бсб.
Амплитудно частотная харзктеристи кз избирательных уси лителея (2.148) величина которой может составлять десятки и сотни. Частотная избирательность рассматриваемых усилителей создает высокую помехозащищенность систем, работающих на фиксированных частотах, что широко используется в устройствах автоматического управления и контроля. На способности выделения с помощью избирательных (узкаполосных) усилителей фиксированных гармонических составляющих из широкого спектра частот входного сигнала основана работа ряда измерительных устройств промышленной электроники.
Избирательные усилители широко распространены в радиоприемпых и телевизионных устройствах, а также в многоканальных системах связи. Здесь онп решают задачу настройки приемного устройства на фиксированную частоту принимаемой станции (канал связи), не пропуская сигналы других часттзт. Избирательные усилители при частотах свыше десятков килагерц ~оздают введением параллельного колебательного ьС-контура з цепь нагрузки усилительных каскадов (резонансные усилители).
Низкочастотные узкополосные усилители выполняют с обратными связями через частотно-зависимые йб-цепи. Пример построения усилительного каскада резонансного усилителя показан на рис. 2.56, а. Его особенностью в сравнении с обыч"ым каскадом (см. Рис. 2.4) является наличие колебательного контура " коллекторной цепи транзистора. Связь с последующим уснлительзы 'ь'м каскадом подобного типа или нагрузкой может осуществляться аи "срез разделительный конденсатор (как в приведенной схеме) или иос Раисформатор, первичная обмотка которого определяет индуктивость 1 колебательного контура. ми т и 2 дополнительного навесного конденсатора. Коэффициент входами ения по напряжению микросхемы составляет окало 10. Времена усиления него н заднего фронтов выходного импульса составляют менее передие О,1 мкс.
Качественно характер зависимости коэффициента усиления к када от частоты вида рис. 2.55 объясняется зависимостью от част сопротивлеяия, создаваемого колебательным контуром в коллект 1 ной цепи транзистора. На резонансной частоте ~а= соп 2я р ).С тивление колебательного контура велико, в связи с чем коэффицие усиления максимален. При отклонении частоты влево или вправо д- л~ у д г«гв) х» Жл й г )) Лзхв г) а) Рис. 2.66.
Схема резонансного усилителя (а), его схемы заменгения на резонансной частоте (б, в) и частоте, блинной н резонансной (г) резонансной сопротивление контура уменьшается ввиду увеличен) шунтирующего действия соответственно его индуктивности или е' кости. Это вызывает уменьшение коэффициента усяления каскад Определим связь частотной характеристики с параметрами к лебательного контура и элементов каскада. Если принять суммарное сопротивление потерь в элементах и С колебательного контура равным г, то на резонансной частоте к лебательпый контур в коллекторпой цепи каскада может быть учте активным сопротивлением йа = 2',г'г, где .7, = 'р с,)С вЂ” характеристическое сопротивление Сопротивления гса и г определяют добротность контура: (2.14 контура.
используемо . (2, 151)У (с)н. зн ))заа)~о ° 164 (,)„=г,) =яд,. (2Л 50 Для выходной цепи каскада на резонансной частоте будет действительна схема замещения по переменному току, приведенная н рис 2 56, б, где г„(м учитывает выходное сопротивление транзистора Величина )с',„, = )се 11 г,м) 1', гси (рис. 2 56, и) определяет эквивалент' яое сопротивление выходной цепи каскада на резонансной час а также эквивалентную добротность колебательного контура:' е елим сопротивление нагрузки каскада на частоте / = со/(2п), опрея 1 1 близкой " к резонансной частоте контура /, = м,/2я = — —. Со2к у~~ „явление /с,„.
можно считать неизменным, однако в схеме заме- пР„„я следует учесть элементы Ь и С контура (рис. 2.56, г), т. е. Л = — 11 /м/ 1~ /(и„. ~.с Выражение (2.152) приводим к виду 7 /1экв 1+ /0„,„„(//" — /.//1 (2.152) (2,153) Преобразуем разность отношений частот в знаменателе выражения (2.!53): /о (/ — /,1 (/ + /~1 /о/ /о/ '1ак как частота / принята близкой к /м то /э Ы ~~о 2Д/ /о (2. 154) (2.155) Подставив (2.155) в (2.153), получим г= иэкв 2д/ 1 + /Р„,,„„— О или (7) = (2.156) Согласно формуле (2.156), сопротивление нагрузочной цепи каскада с колебательным контуром максимально на его резонансной частоте (Л/ = 0) и уменьшается при отклонении частоты от резонансной, т.
е. с увеличением Ь). Поскольку коэффициент усиления каскада пропорционален сопротивлению в его коллекторной цепи (см. выражения (2.24), (2.25)1, то пропорционально изменению сопротивления 121 от частоты будет изменяться и коэффициент усиления каскада. В частности, уменыиению в )/2 раз коэффициента усиления каскада будет соответствовать уменьшение в то же число раз сопротивления Ы,'. Приравняв знаменатель выражения (2.156) )/2, находим а„„„= /О/(2л/). (2. 157) С учетом формулы (2.148) приходим к выводу, что добротность р~~онансного усилительного каскада определяется эквивалентной добротностью его колебательного контура: Я = Я, „,. Иными ело ми, необходимая эквивалентная добротность колебательного конт может быть найдена по частотной характеристике каскада. Она ализуется согласно (2.151) соответствующим выбором параметра На частотах ниже и выше резонансной колебательиый конт представляет собой комплексную нагрузку, что обусловливает явление фазовых сдвигов выходного напряжения относительно вх ного.
Ввиду наличия внутренней обратной связи в транзисторе паразитных обратных связей общий фазовый сдвиг между выходи и входным напряжениями может стать равным 0 нли 2л, что мо вызвать самовозбуждение усилителя на частотах, близких к р напсиой. Для исключения самовозбуждения в резонансных уси телях применяют н е й т р а л и з а ц и ю. Она осуществляется п средством подключения между входом и выходом каскада АС-пепе создающих па частотах, близких к резонансной, отрицательную ратную связь, нейтрализующую действие положительной связи. Коэффициент усиления многокаскадного резонансного усилит равен произведению коэффициентов усиления входящих в него ка кадов. Если частотные характеристики каскадов одинаковы и ка кады настроены на одну и ту же резонансную частоту, то частотн характеристике всего усилителя будет соответствовать более узк полоса пропускания, чем полоса частот отдельных каскадов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
