10.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рассмотрев основные принципы построения усилителей постоянного тока, представляется возможным составить классификационную схему усилителей постоянного тока. В основу ее построения положены следуюгцие признаки: а) использование преобразования спектра частот в схеме; б) основной сигнал или помеха подвергается преобразованию; в) преобразование спектра сигнала (частично, полностью); г) характер преобразования (непрерывная или импульсная модуляция); д) число используемых каналов усиления (одноканадьные или двухканальные); е) тин используемых усилителей (усилители гармонических сигналов: избирательные, апериодические, импульсные и усилители с гальваническими связями); ж) тин входного преобразователя (симметричный, несимметричный, однополупериодный, двухполупериодный); з) тин выходного преобразователя (симметричный, несимметричный, однополупериодный, двухполупериодный, схема уровня); и) применение фильтров нижних частот на входе и выходе усилителей; к) полоса частот, пропускаемых усилительным устройством (отношение верхней граничной частоты нроиускания сОв к частоте cOq, на которой осу-ществляется преобразование); л) динамические свойства системы (внерционная, быстродействуюп);ая); м) чувствительность; н) основные области применения.

Первые четыре признака характеризуют усилитель с точки зрения спектральных преобразований, осуществляемых в нем. Пять последующих признаков характеризуют структуру схемы. Признаки к, л, м, по существу, определяют оценку возможностей усилителя постоянного тока.

Классификация по приведенным признакам, помогая ориентироваться во множестве схем усилителей постоянного тока, в какой-то мере автоматизирует поиск нужного устройства и одновременно указывает на сложность его реализации, ожидаемые результаты и др. Она также позволяет определить место тех усилительных устройств, исследованию которых посвящена настоящая работа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поскольку в общем случае электрический сигнал, подлежащий усилению, может содержать постоянную составляющую, в качестве устройства, обеспечивающего одинаковое усиление всех существенных компонент спектра, должен быть применен усилитель постоянного тока с широкой частотной полосой.

Усилители постоянного тока с гальваническими связями обладают практически идеальной фазовой характеристикой в широком диапазоне частот, начиная с нулевой, однако в лучших исполнениях все же гшеют дрейф нуля, приведенный ко входу, порядка 2-5 мв в час и, следовательно, не решают задачи усиления слабых сигналов. Поэтому ири слабых иостоян-ных и медленно изменяющихся входных воздействиях обычно используют усилители с преобразованием.

Усилители этого типа отличаются малым уровнем дрейфа при высокой чувствительности, стабильностью по отношению к изменениям питающих напряжений и температуры окружающей среды, простотой введения обратной связи, удобством в эксплуатации и др.

Основным недостатком, снижающим возможности этих устройств, является их низкая граничная частота пропускания (большое разрешающее время порядка 10 -10~ сек), которая зависит от верхней частоты устойчивой работы данного преобразователя. Расширение полосы пропускапия требует повышения частоты преобразования. Удовлетворить этому требованию при высокой стабильности работы модулятора в настоящее время не представляется возможным. Именно поэтому при построении усилителей постоянного тока на широкий диапазон частот усилителям с преобразованием отведена вспомогательная роль.

В настоящей работе показана возможность построения на базе прерывателей, в том числе контактных, работающих практически идеально на частотах начала звукового диапазона, и усилителей переменного тока быстродействующих усилителей постоянного тока с преобразованием всего спектра вход-

ного сигнала, частотная полоса которых теоретически не ограничена частотой преобразования. Таким образом, оказалось, что огранпчение, накладываемое на полосу пропускания усилителей с двукратным преобразованием известным соотношением (импульсная теория) между верхней граничной частотой преобразуемого сигнала и частотой преобразования, можно преодолеть, а также исключить влияние спада характеристики усилителя с i?C-cBH3HMH В области низких частот и переходных процессов на выходной сигнал в области больших времен. Подведем основные итоги проведенного исследования.

1. В результате исследования особенностей работы параметрических модуляторов показано, что спектр преобразованного напряжения зависит от функций, выполняемых основньш и вспомогательным сигналами в процессе модуляции.

Выявлено, что при испо.льзовании линейных детекторов цель детектирования не всегда достигается: когда параметр изменяется в соответствии с основным воздействием при двукратном линейном детекторе, выходной сигнал содержит составляющую с частотой входного сигнала и не содержит в случае изменения, параметра по закону вспомогательного воздействия.

Для полного исследования работы усилителя в широком диапазоне частот представление входной параметрической цепи, эквивалентной по первой гармонике преобразованного сигнала, ценью с постоянными параметрами становится недостаточным, так как ири этом исключается из рассмотрения сигнал прямого прохождения, так называемые побочные продукты, возникающие на выходе первого преобразователя и др. В этом случае важно иметь выражение функции преобразования в виде гармонического ряда.

Получены и исследованы выражения функций преобразования трех обобщенных ключевых схем параметрических модуляторов (с прерыванием, закорачиванием и переключением цепи сигнала) с учетом конечных значений их сопротивлений в замкнутом и разомкнутом состояниях и параметров источника сигнала.

Явление почти периодичности функции преобразованного сигнала влияет на выбор частоты преобразования в усилительных устройствах, в которых используется амплитудно-импульсная модуляция, когда выборка значений функции входного возмущения осуществляется на некоторых конечных интервалах времени, сравнимых с периодом самой функции.

2. Дано сравнение методов исследования усилителей с двукратным преобразованием входного сигнала. Выявлены (с учетом особенностей рассматриваемых устройств) возможности