Читальный зал -->  Конструкции многокаскадных усилителей 

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

Hde иллюстрируется на рис. 4, где приведены идеализированные алфлитудиые характеристики девятикаскадного усилителя.

Ко второму типу безынерционных усилителей ШДД, также по-лу11ившему значительное распространение, относятся усилители-ограничители. Они могут либо выполнять роль самостоятельных нелинейных усилителей (например, в устройствах, предназначенных для приема и усиления сигналов с частотной или фазовой модуляцией), либо входить в состав логарифмических радио- и видеоусилителей.

Идеализированная амплитудная характеристика усилителя-ограничителя описывается следующими соотношениями:

вых = Ло/вх. при t/j, < f/вх-.н; j вых = вых.огр при > i/вх.н- 1

Здесь Unx, fBbix -входное и выходное напряжения; f/вых.огр - выходное сопротивление усилителя в режиме ограничения.

В современной радиоэлектронной аппаратуре широкое применение нашли различные модификации усилителей с ограничением, которое осуществляется за счет либо шунтирования нагрузки нелинейными элементами с меняющимся в зависимости от уровня входного сигнала сопротивлением, либо отсечки коллекторного тока в транзисторах. Первый способ обладает существенными недостатками. В частности, качество ограничения зависит от уровня входного сигнала, так как его изменение оказывает значительное воздействие на параметры ограничивающих диодов. Одновременно изменяется соотношение действительной и мнимой составляющих сопротивления цепей межкаскадной связи, а следовательно, и фаза выходного сигнала.

Отличительной чертой логарифмических усилителен и ограничителен, построенных по принципу нелинейного шунтирования нагрузочных цепей, является применение различных нелинейных элементов, сопротивление которых изменяется в зависимости от уровня усиливаемого сигнала. Как показано в ряде работ, метод достаточно эффективен в радиоэлектрониоп аппаратуре различного назначения. Необходимо, однако, отметить, что используемые в качестве нелинейных элементов полупроводггиковые диоды, переходы транзисторов, варисто-ры, магиитодиоды, датчики Холла, фотодиоды и др. главным образом предпаз-пачены для решения других радиотехнических задач, например модуляции, детектирования, преобразования частоты и т. д. Поэтому промытленность изготовляет нелинейные элементы, ориентируясь именно па указанные применения, и по существу игнорирует те применения нелинейных элементов, которые требуют .наличия вольт-амперных характеристик (ВАХ), более нли менее точно описываемых определенной функциональной зависимостью. В частности, заво-ды-нзготовители совершенно не гарантируют форму нелинейных участков ВАХ тех элементов, которые используются для целей логарифмирования, и пх стабильность в изменяющихся условиях эксплуатации. Сказанное вынуждает при построении логарифмических усилителей и ограничителей и обеспечении надлежащей формы их амплитудных характеристик ориентироваться па эмпирические методы, связанные с необходимостью введения в состав логарифмирующих цепей значительного числа дополнительных элементов, например резисторов и терморезисторов, а также с подачей па нелинейные элементы постоянных напряжений смещения.

Следовательно, требуется разработка нелинейных элементов, В.\Х которых не только описывается определенными математическими функциями, но и, самое

главное, гарантируется заводом-изготовителем. Очевидно, что это будет способствовать как достижению высокой точности функционального преобразования вообще и логарифмирования в частности, так и обеспечению стабильности характеристик соответствующих узлов радиоаппаратуры.

Наибольшее распространение получили радиоусилители с ограничением за счет отсечки коллекторного тока транзисторов. В ограничителях этого тина качество ограничения достаточно хорошее, н оно практически не завпспт от уровня входного сигнала. Однако использовать режим насыш,ения транзисторов для ограничения сигналов в усилителях, работа которых должна характеризоваться высокой фазовой стабильностью, недопустимо. Известно, что в указаннном режиме параметры транзисторов претерпевают значительные изменения, в свою очередь обусловливающие нежелательные приращения фазы усиливаемого сигнала, т. е. фазовую нестабильность усилителя [6].

3, Амплитудно-частотные характеристики

При определении требований к амплитудно-частотным характеристикам нелинейных усилителей ШДД необходимо учитывать следующее. Прп построении усилителей возможно конструктивно-пространственное разделение функций избирательности и формирования амплитудной характеристики. Как уже отмечалось, такое разделение позволяет управлять формой одной характеристики усилителя, практически не влияя на форму другой характеристики, и тем самым открывает возможность существенного ослабления тех трудностей, которые возникают при проведении комплекса регулировочно-настроечных операций.

Амплитудно-частотная характеристика избирательных усилителей определяется центральной (резонансной) частотой f о и шириной полосы пропускания А/о. Соотношение А/о о позволяет условно отнести усилитель к узконолосным (при А/о оОД-ОД5) или к широкополосным (при А/о оО,15-1-0,2). Параметры и форма амплитудно-частотной характеристики определяются типом используемого фильтра сосредоточенной избирательности (ФСИ) .или цепи межкаскадной связи. Диапазон резонансных частот ФСИ на сосредоточенных LC-контурах может изменяться в пре-.дслах 0,1-20 МГц, интегральных пьезофильтров на объемных волнах 0,01 -150 МГц, интегральных пьезофильтров на поверхностных волнах 5-200 МГц [2]. Имеются сообщения о разработке интегральных пьезофильтров на поверхностных волнах с верхней граничной частотой порядка 1 ГГц [16, 17]. Естественно, что для уменьшения взаимного влияния операций по управлению формой частотных характеристик ФСИ и амплитудных характеристик нелинейного усилителя ШДД последний должен быть достаточно широкополосным.

Поскольку нелинейный апериодический усилитель может непосредственно применяться для усиления быстроменяющихся или кратковременных сигналов, значение верхней граничной частоты

может достигать 500 МГц и более. В таких усилителях переход от\режима усиления слабых сигналов к режиму усиления сильных сишалов сопровождается изменением параметров активных элементов, что обусловливает заметную зависимость формы амплитудно-частотной характеристики усилителя от уровня входного сигкала. Применение двухсторонних усилителей-ограничителей, рабЬтающих в режиме отсечки коллекторного тока, уменьшает пределы изменения параметров активных элементов и способствует тем самым стабилизации формы амплитудно-частотной характеристики.

Необходимо отметить, что применительно к нелинейным усилителям понятие амплитудно-частотной характеристики является в достаточной степени условным. Известно, что АЧХ любой передаточный цепи (в том числе и усилителя) определяется на основе принципа суперпозиции, который может быть использован .тишь при анализе линейных цепей и в предположении стационарности входного воздействия - гармонического колебания постоянной амплитуды и переменной частоты. Очевидно, при наличии в тракте усиления значительной нелинейности происходит не только обогащение спектра усиливаемого сигнала, но и нарастание амплитуды выходного колебания непропорционально изменениям амплитуды входного колебания. Это означает, что частотные свойства усилителя (равно как и другие) находятся в сложной функциональной зависимости от изменений уровня входного сигнала. Соответствующим образом изменяются форма характеристик и показатели усилителя, описывающие электрическое состояние последнего. Следовательно, использование общепринятых методов для оценки ширины полосы пропускания - наиболее универсального показателя, определяющего АЧХ, - в общем случае при1щипиально невозможно; при это.\ возникают серьезные погрешности. Соответственно при строгом анализе нелнней-иого усилителя (например, логарифмического) понятием ширины полосы пропускания в общепринятом смысле пользоваться пе следует. Однако для ориентировочной оценки изменения частотных свойств усилителя в широком динамическом диапазоне уровней входных сигналов может быть использован метод, заключающийся в том. что аналитическое исследование усилителя производится в двух фиксированных электрических состояниях, которые соответствуют минимальной и макси.мальнон амплитудам усиливаемого колебания. Поскольку нелинейные эффекты проявляются при изменении уровня входного сигнала, то с некоторыми приближениями усилитель, находящийся в указанных состояниях, можно полагать линейным и производить определение показателей усилителя (в том числе и ширины полосы пропускания) в каждом из фиксированных состояний обычными методами линейной теории. На основе полученных результатов может быть найдено (конечно, приближенно) изменение исследуемого показателя.

Верхние граничные частоты интегральных микросхем широкого применения достигают 150 МГц у полупроводниковых (серия 175) и 200 МГц у гибрпдно-пленочных (серия 235) [13].

Необходимо отметить, что потенциальные частотные возможности микросхем зависят от разных причин: типа активных элементов, структуры пассивных цепей, топологии и т. д. Так, частотные ограничения полупроводниковых микросхем в большей степени определяются не транзисторами, а частотными свойствами пассивных элементов: резисторов и конденсаторов [18-23]. Это объясняется тем, что образующиеся в процессе изготовления паразитные (или конструктивные) емкости шунтируют нагрузочные резисторы, что обусловливает значительное снижение верхней граничной частоты микросхем. У гибридно-пленочных микросхем пас-

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

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.