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

ГЛАВА VIII

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

В этой главе приведен ряд принципиальных схем приборов на лампах и полупроводниковых элементах, реализующих изложенные ранее принципы построенпя широкополосных усилителей постоян-пого тока. Разработаны экспериментальные макеты приборов, которые по своему це.тевому назначению являются усилителями формы сигнала, даны элементы расчета рассматриваемых систем.

В результате экспериментального исследования работы усилителей в установившемся и переходном режимах получены осциллограммы выходного напряжения при различных формах входного возмущения, подтверждающие выводы, сделанные на основании теоретических результатов работы.

При разработке экспериментальных макетов, реализующих рассмотренные в гл. VI принципы построения широкополосных усилителей с преобразованием, предполагалось, что но своему целевому назначению они должны быть усилителями формы сигнала. Ясно, что, отвечая столь жестким требованиям, они могут иметь и более широкое практическое применение.

8.1. широкополосный усилитель при однополупериодном преобразовании сигнала

Принципиальная возможность построения таких устройств показана в п. 6.1. Рассмотрим некоторые варианты принципиальных схем, с помощью которых была реализована эта возможность. В трех из них, построенных на электронных лампах, преобразование входного сигнала проводилось на промышленной частоте. Такой выбор частоты преобразования связан, в первую очередь, с удобством, поскольку возбуждение коммутаторов можно осуществлять непосредственно от силового трансформатора, питающего всю схему. В качестве преобразователей в экспериментах использовались электромеханические реле типа РП-4, РП-5, вибраторы ВП-55, а также прерыватели, выполненные на транзисторах. Поскольку при столь низких частотах коммутации на работу устройства не оказывал существенного влияния тип выбранного преобразователя, то мы их в дальнейшем различать не будем.



в этих схемах в качестве усилителей преобразованного сигнала применяли резистивпые усилители. Входные цепи в основном выбирали, предполагая, что источник сигнала обладает небольшим внутренним сопротивлением. В четвертой схеме использовался транзисторный усилитель, а возбуждение преобразователей осуш;ествлялось как на промьппленной, так и на более низких частотах.

Выбор и р и н ц и и и а л ь н о ii схемы промежуточного усилителя и элементы расчета. Усиление импульсного преобразованного сигнала обычно осуществляется электронными усилителями с ВС-свя-зями.

Выбор числа каскадов, тина ламп, величины анодных нагрузок и их характера, элементов разделительных iiC-цепей и др. в основном определяется коэффициентом передачи устройства с учетом стабилизирующей обратной связи и длительностью усиливаемых импульсов при допустимых искажениях или, что то же, полосой равномерного усиления. Другие электрические показатели (амплитудная характеристика, дипамическхи! диапазон, нелинейные искажения и пр.) в пашем случае благодаря малым величинам (доли милливольта) входного сигнала и небольшим (вольты) выходным напряжепиям не имеют особого значения. Ясно также, что при усилении сигналов сложного спектра желательно иметь максимальное усиление на каскад при возможно более широкой полосе равномерной частотной характеристики. Условие это противоречиво, однако для данного типа усилительного каскада может быть получено оптимальное соотношение коэффициента усиления и по.лосы: частот.

Поскольку обычно

Мв Мн,

то в качестве оценки усилительного каскада выбирается соотношение

П = /iToCOb, (8.1)

где П - так называемая площадь усиления каскада.

Можно показать [36], что оптимальное число каскадов ( олт ) при заданной допустимой длительности фронта импульсов (Тф) и площади усиления (П) однозначно определяется соотношением

Поп. = 4 , (8.2)



где Ki - усиление одного каскада нри условии, что длительность фронта в нем Тф.

Максимально возможное усиление импульса при заданной длительности фронта определяется, как известно, соотношением

А шах = е а . (8.3)

Легко видеть, что в нашем случае благодаря большой длительности импульсного сигнала (10 -мсек) для любых ламп максимально возможный коэффициент усиления практически не ограничен. Учитывая это, а также, что входной сигнал может оказаться радиоимиульсным, параметры анодной цени усилителя будем выбирать с учетом спада частотной характеристики усилителя в области высоких частот.

Что же касается параметров цепи, обусловливаюш;их низкочастотные искажения, то их удобно выбирать исходя из допустимого скола плоской вершины видеоимпульсов [36, 46, 63].

Выбор обш;его коэффициента усиления, очевидно, будет определяться целевым назначением усилителя. Однако нри любых его назначениях приходится считаться со значительным увеличением помех вследствие расширения полосы пропускания. При полосе частот О ~- 100 кгц и входном сопротивлении 50-100 ком помехи составляют величину порядка десятка микровольт. Учитывая это и тот факт, что чувствительность осциллографов, электронных регистрируюш;их устройств и других устройств, предназначенных для осциллографирования сигналов сложного спектра, достаточно высока, не имеет смысла стремление к чрезмерному повышению обш;его коэффициента усиления. Поэтому в экспериментальных макетах резистивные усилители выбирались двух- и трехкаскадными.

Двухкаскадные усилители (рис. 8.1) дают возможность получить достаточно высокий коэффициент усиления (порядка нескольких десятков тысяч) и, кроме того, позволяют вводить глубокую стабилизируюш;ую обратную связь непосредственно по преобразованному сигналу. Принимая, например, коэффициент передачи петли отрицательной обратной связи равным 10 ~ 20 легко обеспечить общее усиление порядка 1000.

Типы ламп. Требования, которые предъявляются к лампам широкополосных усилителей, общеизвестны. В случае построения усилителей на указанные выше диапазон частот и общий коэффициент усиления практически могут использоваться любые многосеточные лампы. Основным критерием выбора здесь являются большая крутизна и малые собственные Помехи, по крайней мере, для ламп первых каскадов. Требование



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