Меняющихся составляющих

Усилители постоянных и медленно меняющихся напряжений и токов находят широкое применение в современной (особенно в геофизической) аппаратуре. В отличие от усилителей напряжений звуковых частот, в которых между каскадами или усилительными функциональными узлами связь может осуществляться через реактивные элементы, пропускающие только переменные составляющие, в усилителях постоянных и медленно меняющихся напряжений связь между каскадами должна быть гальванической. В большинстве случаев эта задача не всегда удовлетворительно разрешима. В частности, если напряжение сигнала достаточно велико (десятки милливольт), создание усилителя с гальваническими междукаскадными связями не сопряжено с трудностями, ибо можно использовать полевые транзисторы с изолированными затворами, работающие в режиме обогащения канала носителями заряда, т.;ля которых постоянное, действующее на истоках напряжение может быть использовано как напряжение смещения, отпирающее транзистор и устанавливающее его в линейный усилительный режим. Однако для усиления малых сигналов (единицы— десятки микровольт) усилители с гальванической связью практически неприменимы из-за того, что собственные шумы транзи-

48. Структурная схема модуляционного усилителя постоянных и медленно изменяющихся напряжений и токов

Усилители более слабых сигналов обычно выполняются с модуляцией — преобразованием постоянных и медленно меняющихся напряжений в переменные напряжения, которые затем усиливаются до необходимого значения, после этого сигнал детектируется и тем самым восстанавливается спектр исходного низкочастотного сигнала.

§ 22. Усилители постоянных и медленно меняющихся напряжений ...,,......................... 125

Устройство и принцип работы. Триодом называется электронная лампа, у которой в пространстве между анодом и катодом помещен третий электрод (управляющий) — сетка. Триоды служат для усиления и генерирования переменных напряжений и токов, а также для усиления медленно меняющихся напряжений (усилитель постоянного тока).

Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления медленно меняющихся напряжений и токов в диапазоне частот от нуля до некоторой наибольшей частоты. УПТ широко применяются в устройствах автоматики и вычислительной техники.

с анодов ламп, на сетки лг.мп последующих каскадов. При этом для сигналов, не содержащих медленно меняющихся напряжений, связь между каскадами осуществляется через конденсаторы ( 10.18, а). Если частота изменения сигналов весьма мала, то связь между каскадами должка быть гальванической ( 10.18,6). Схему 10.13, а можно использовать и в качестве двустороннего амплитудного ограничителя. Действительно, пусть подлежащий ограничению сигнал подается на первый вход «Bx = MBxi при постоянном напряжении Е0 ш втором входе, а выходной сигнал снимается с анода лампы Л2. По мере увеличения ивх анодный ток J/2 будет уменьшаться и при некоторой величине USX(+) ток ta2 будет равен нулю, а потенциал анода Л2 зафиксируется на уровне k'amax = ?'a. Наоборот, при уменьшении «вх ток Л2 будет увеличиваться и при 1/вх(-) Л\ запираемся, а ток iaz достигает значения

с анодов ламп, на сетки ламп последующих каскадов, при этом для сигналов, не содержащих медленно меняющихся напряжений, связь между каскадами осуществляется через конденсаторы ( 10.18, а). Если частота изменения сигналов весьма мала, то связь между каскадами должна быть гальванической ( 10.18,6). Схему 10.13, а можно использовать и в качестве двустороннего амплитудного ограничителя. Действительно, пусть подлежащий ограничению сигнал подается на первый вход мвх — MBXI при постоянном напряжении Е0 на втором входе, а выходной сигнал снимается с анода лампы Л2. По мере увеличения ивх анодный ток Л2 будет уменьшаться и при некоторой величине ?/Вх(+) ток ia2 будет равен нулю, а потенциал анода Л2 зафиксируется на уровне

2. Усилители постоянного тока (УПТ) (точнее, усилители медленно меняющихся напряжений и токов), усиливающие электрические сигналы в диапазоне частот от нуля (/„ = 0) до высшей рабочей частоты /и, составляющей нередко десятки и сотни килогерц. Эти усилители широко применяются в измерительной аппаратуре, устройствах автоматики и вычислительной техники. Они позволяют усиливать как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.

Усилители постоянного тока (точнее, усилители медленно меняющихся напряжений и токов), предназначенные для усиления электрических колебаний любой частоты в пределах от низшей рабочей частоты /„ =0 до высшей рабочей частоты fe, т. е. усилители, усиливающие как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.

Поэтому для усиления электрических сигналов с напряжением ниже сотен микровольт усилители постоянного тока прямого усиления непригодны. Для усиления медленно меняющихся напряжений меньшей величины применяют усилители постоянного тока с преобразованием, устройство и принцип действия которых поясняет 8.14. Здесь напряжение усиливаемого сигнала, имеющего спектр частот 0—Q, при помощи балансного модулятора БМ модулирует по амплитуде напряжение местного генератора Г частоты со, в результате чего на выходе модулятора получаются модулированные колебания с несущей частотой со и спектром боковых частот ш±й. Эти колебания поступают на вход усилителя переменного тока У, рассчитанного на .пропускание полосы частот co±Q. Усиленные модулированные колебания поступают на балансный демодулятор БД, выделяющий из них усиленный первоначальный модулирующий сигнал, 362

Температурная зависимость стабилитрона приводит к тому, что его дифференциальное сопротивление гд состоит из двух составляющих: электрического и теплового. Электрическое сопротивление определяется по одной вольт-амперной характеристике при неизменной температуре стабилитрона и численно равно tg Xi на VIII.1, б. Тепловое сопротивление учитывает разный саморазогрев стабилитрона при прохождении через него разной величины тока, приводящего к работе на разных вольт-амперных характеристиках. Для прямого р — /г-перехо-да тепловым сопротивлением ввиду его малости можно пренебречь, для обратного р — n-перехода оно при больших изменениях тока /ст (соответственно входного напряжения ?/вх) может быть одного порядка с электрическим сопротивлением и увеличивает величину гд. Тепловое сопротивление уменьшается в несколько раз при наличии теплоотвода. Тепловое сопротивление для быстро меняющихся составляющих тока (пульсаций выпрямленного напряжения, звуковых частот и т. п.) пренебрежимо мало, так как стабилитрон обладает некоторой тепловой инерцией. Также с ним можно не считаться для стабилитронов типа 2С107А — 2С168А и всех видов Д818. Более заметно влияние теплового сопротивления на величину гя у стабилитронов типа Д808 — Д813, Д814 и у более мощных стабилитронов Д815— Д817.

Обычно ФП применяют для исследования процессов в электрических цепях, содержащих источники постоянной ЭДС и не содержащих источники периодической ЭДС. Однако ее можно использовать и для изучения процессов в цепях, содержащих источники синусоидальной (и постоянной) ЭДС, если предварительно перейти от уравнений, составленных для мгновенных значений, к уравнениям для медленно меняющихся составляющих.

Обычно ф. п. применяют для исследования процессов в электрических цепях, содержащих источники постоянной э. д. с. и не содержащих источники периодической э. д. с. Однако ее можно использовать и для исследования процессов в цепях, содержащих источники синусоидальной (постоянной) э. д. с., если предварительно перейти от уравнений, составленных для мгновенных значений, к уравнениям для медленно меняющихся составляющих (величин).

§ 7.3. Свойства НЭ при воздействии на них постоянной и двух гармонически меняющихся составляющих. Воспользуемся формулами § 7.2 и сделаем несколько важных для дальнейшего изложения выводов.

в) отрицательные дифференциальные индуктивности для медленно меняющихся составляющих потокосцепления и тока управляемой нелинейной индуктивности;

г) отрицательные дифференциальные емкости для медленно меняющихся составляющих заряда и напряжения управляемой нелинейной емкости.

§ 9.3. Отрицательные дифференциальные индуктивность и емкость для медленно меняющихся составляющих управляемых нелинейных индуктивностей и емкостей. Условимся под дифференциальной индуктивностью для медленно меняющихся составляющих тока и потока управляемой нелинейной индуктивности (НИ) понимать предел отношения приращения медленно меняющейся составляющей потокосцепления Д^ к соответствующему ему приращению медленна меняющейся составляющей тока Д/0:

Аналогично, под дифференциальной емкостью для медленно меняющихся составляющих заряда и напряжения на управляемой нелинейной емкости (НЕ) условимся понимать предел отношения приращения медленно меняющейся составляющей заряда AQ0 к соответствующему ему приращению медленно меняющейся составляющей напряжения &UCo'-

Теория переходных процессов в электрических цепях с управляемыми нелинейными индуктивными, емкостными и активными сопротивлениями рассмотрена в § 12.9—12.11. Исследование пере* ходных процессов в таких цепях обычно проводят для медленно меняющихся составляющих токов, напряжений, индукций, зарядов.

Однако фазовая плоскость может быть использована и для исследования процессов в цепях, содержащих источники синусоидальной (и постоянной) э.д. с., если предварительно перейти от уравнений, составленных для мгновенных значений, к уравнениям для мгновенных значений амплитуд или к уравнениям для медленно меняющихся составляющих.

Процессы автомодуляции (см. гл. 15) являются процессами непериодическими для мгновенных значений и периодическими или почти периодическими для медленно меняющихся составляющих токов и напряжений. Поэтому исследование устойчивости таких процессов проводят для медленно меняющихся составляющих.