Главная >  Функции преобразования модуляторов 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

функции преобразования модуляторов

В этой главе рассмотрены особенности усилителей с гальвани-нескими связями, способы стабилизации режима их работы и основные идеи автоматической подстройки начального уровня (нуля). Описан принцип построения усилителей постоянного тока с двукратным преобразованием спектра частот сигнала.

Системы постоянного тока разделены в соответствии с использованием в них преобразования спектра частот на четыре группы: системы без преобразования, с преобразованием всего или части спектра входного сигнала и, наконец, с преобразованием низкочастотной помехи (дрейфа) на их выходе.

Определены предмет и цели настоящей работы.

Решение многих задач из различных областей техники требует усиления слабых электрических сигналов сложного частотного состава, которые обычно применяются при передаче информации о процессах разнообразной физической природы. В зависимости от того, какая часть спектра частот сигнала важна для решения данной задачи, устройства, предназначенные осуществлять усиление, могут различаться в том числе и по принципу построения. В тех нередких случаях, когда суш,ественны постоянная и медленно изменяюш,иеся компоненты сигнала низкого уровня, создание необходимого устройства для их усиления приводит, как известно, к ряду серьезных затруднений.

Когда же электрическое воздействие (сигнал) содержит постоянную или медленно изменяюш,иеся компоненты наряду с высокочастотными составляющими, т. е. сигнал в известной мере произвольной формы, усилитель должен быть постоянного тока с широкой частотной полосой. Чтобы форма усиливаемого сигнала не искажалась в переходном режиме работы усилителя, он должен характеризоваться высокими динамическими показателями в области малых и больших времен.

В дальнейшем будем рассматривать именно такие устройства для усиления слабых (доли милливольта) электрических



напряжений сложного спектрального состава, включающих постоянную и медленно изменяющиеся компоненты, или, точнее, способы организации устройств, предназначенных для усиления сигналов произвольной формы при минимальных искажениях последней. Однако прежде чем перейти к более детальному обсуждению задач и целей настоящей работы, поскольку подлежащие изучению системы должны быть постоянного тока, кратко остановимся на общих вопросах, касающихся способов построения, характерных свойств и области применения усилителей постоянного тока (УПТ).

1.1. ПРИМЕНЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Круг задач, приводящих к необходимости применения усилителей постоянного тока, охватывает ряд важнейших отраслей науки и техники.

Усилители постоянного тока широко применяются в астрономии и ядерной физике, в биологии и геофизике, в измерительной и вычислительной технике, в металлургии, большой химии и др. Достаточно назвать ионизационные методы исследования излучений, устройства для изучения биотоков, математические модели постоянного тока, разнообразные фотометрические установки, чтобы представить их значение в научных исследованиях.

Значение УПТ в технике может быть оценено при рассмотрении систем автоматического контроля и управления. Как известно, датчики таких систем преобразуют параметры процесса в электрические напряжения (токи), в состав которых нередко входят слабые низкочастотные колебания, являющиеся основными компонентами сигнала управления. Мощность сигналов, вырабатываемых датчиками, увеличивается с помощью усилителей постоянного тока.

Усилители постоянного тока - важный элемент различных видов измерительной аппаратуры. Онишироко применяются в лабораторном оборудовании типа вольтметров, гальванометров, в приборах для измерения больших сопротивлений, низкочастотных осциллографах, генераторах и т. п. В сочетании с датчиками усилители этого типа применяются в системах контроля и управления в нефтяном, химическом и металлургическом производствах и др.

В зависимости от области применения требования, предъявляемые к усилителям, различны. Это привело к развитию большого числа разнообразных схем УПТ. К тому же, задание технических условий обычно определяет только внешние харак-



теристики устройства, не затрагивая структуры схемы. Поэтому выбор схемы усилителя при создании одной и той же аппаратуры, как правило, оказывается неоднозначньш. Несмотря на все многообразие практических схем этих устройств, по принципу действия их обычно делят на два вида: усилители постоянного тока прямого действия (без преобразования) и усилители постоянного тока с преобразованием, в которых реализуется косвенный способ усиления медленно изменяющихся сигналов.

1.2. ОСОБЕННОСТИ УСИЛИТЕЛЕЙ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Особенностью схем усилителей прямого действия является использование гальванической связи между усилительным элементом и его нагрузкой.

В соответствии с видом гальванической связи их называют усилителями с непосредственными или реостатными связями. Схема усилителя с реостатной связью (i?i, показана на рис. 1.1. Выходные каскады обычно выполняются по схеме рис. 1.2. Соответствующим выбором режима работы лампы приводят Uq к потенциалу земли или другому начальному потенциалу.

Усилители прямого действия отличаются высоким входным сопротивлением на нулевой частоте сигнала, почти идеальной фазовой характеристикой в широком диапазоне частот, начиная с нулевой, и нередко простотой конструкции. Вместе с тем они создают значительные собственные помехи, выражающиеся в нестабильности начального уровня выходного напряжения (так называемый дрейф нуля) и в более высоком уровне флук-туационного напряжения, чем в усилителях переменного тока.

Нестабильность нулевого отсчета является следствием многих неподдающихся точному учету причин, таких как изменения питающих напряжений, характеристик усилительного элемента, окружающей температуры и др. Влияние некоторых из них может быть ослаблено применением специальных мер, тем не менее даже в лучших исполнениях в усилителях прямого действия все же возникает дрейф нуля, эквивалентный действию на входе дополнительного напряжения, порядка нескольких милливольт. Это ограничивает возможность их применения для усиления сигналов низкого уровня.

Ясно также, что при малых значениях входной э.д.с. изменение анодного тока лампы может не превышать его флуктуации, а задача выделения такого сигнала из его смеси с произвольно изменяющейся помехой не всегда разрешима.



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75