Усилительных элементах

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

А 47 Усилительные устройства. Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие для вузов/А. Г. Алексеев, Г. В. Вой-швилло, И. А. Трискало; Под ред. Г. В. Войшвилло. — М.: Радио и связь, 1986. — 160 с., ил.

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА. СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ

1. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства. — М.: Радио и связь, 1983.— 264 с.

17. Усилительные устройства на интегральных микроехемых: Учеб. пособие/А. Г. •Алексеев, В. А. Андреев, Г. Ц. Войшвилло и др.:—Л.: ЛЭИС, 1.983.— 48 с.

Усилительные устройства 4 4 5 102 68 17 17

Метод переменных состояния. Этот метод использован в качестве основного при изложении материала данного учебного пособия. Как уже отмечалось, отличительной особенностью и не-сомненным достоинством этого метода является возможность получения математической модели проектируемого устройства в нормальной форме Коши, т. е. разрешенной относительно производных. Таким образом, можно использовать программы интегрирования, обычно имеющиеся в математическом обеспечении ЭВМ. Этот метод является эффективным при проектировании радиотехнических устройств, для которых информация заключе-чена в огибающей несущего сигнала (высокодобротные AM- и ЧМ-фильтры, усилители, корректоры, специальные усилительные устройства многоканальной электросвязи, ох;ваченные глубокими обратными связями, и т. д.). Метод переменных состояния является основным методом САПР систем автоматического управления и сетей связи.

По сравнению с первым изданием в книге имеется ряд дополнений и изменений: полностью переработаны и расширены главы «Полупроводниковые приборы», «Усилительные устройства» .

Весь широкий круг вопросов, изучаемых в курсе промышленной электроники, методически целесообразно разбить на три раздела: элементы, узлы и системы промышленной электроники. В первом разделе курса изучаются электровакуумные, газоразрядные и полупроводниковые электронные приборы. Во втором разделе курса изучаются основные узлы, из которых состоят системы промышленной электроники, — выпрямительные устройства, усилительные устройства, генераторы синусоидального и несинусоидального тока, устройства модуляции и детектирования, стабилизаторы напряжения и тока, логические узлы и некоторые функциональные устройства. В третьем разделе курса рассматривается ряд систем промышленной электроники.

Глава 6 УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Глава 6. Усилительные устройства...................... 180

0,6 В, а с коллектора VT1, находящегося в насыщении, подается не более 0,2—0,3. Это положение устойчиво, и из него триггер самопроизвольно выйти не может — необходимо приложить короткий отрицательный импульс запуска ?/вх ( 85, б), который закроет открытый транзистор VT1, что приведет, в свою очередь, к отпиранию транзистора VT2. Очередное переключение возможно только под действием следующего импульса запуска. Обобщенная функциональная схема рассмотренного триггера приведена на 85, в. В этой схеме усилители на транзисторах VT1 и VT2 заменены на эквивалентные им инвертирующие усилители с коэффициентами усиления К. В общем случае триггеры могут быть выполнены на любых усилительных элементах: биполярных или полевых транзисторах, тиристорах, туннельных диодах и т. д., применение которых в каждом конкретном случае может оказаться предпочтительным. Более подробно различные виды триггеров, применяемые в электронике, будут рассмотрены ниже. Практически все виды рассмотренных автоколебательных и заторможенных генераторов выпускаются серийно, в виде соответствующих интегральных микросхем. При этом в буквенном элементе обозначения сочетания означают: ГС — генераторы гармонических сигналов; ГГ — генераторы напряжений прямоугольной формы; ГЛ — генераторы линейно изменяющихся напряжений; ГФ — генераторы напряжений специальной формы; ГМ — генераторы шума; ГП —

На клапаны ИЛИ в этом случае подаются инверсные выходы триггеров с соответствующих разрядов дешифрируемого слова На выходе дешифратора (после инвертирования на усилительных элементах) физическое представление значений 0 и 1 выходного сигнала соответствует принятому во всем устройстве. Комплексы интегральных элементов редко имеют в своем составе логические клапаны с оператором И—НЕ—НЕ, которые ке инвертируют входной сигнал и обладают хорошей нагрузочной способностью.

Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания в нагрузку. Наибольшее распространение получили усилители, построенные на полупроводниковых усилительных элементах (биполярных и полевых транзисторах); в последние годы усилители преимущественно используются в виде готовых неделимых компонентов — усилительных ИМС. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом.

На клапаны ИЛИ в этом случае подаются инверсные выходы триггеров с соответствующих разрядов дешифрируемого слова. На выходе дешифратора (после инвертирования на усилительных элементах) физическое представление значений 0 и 1 выходного сигнала соответствует принятому во всем устройстве. Комплексы интегральных элементов редко имеют в своем составе логические клапаны с оператором И—НЕ—НЕ, которые ке инвертируют входной сигнал и обладают хорошей нагрузочной способностью.

В радиоэлектронных устройствах имеются два основных источника шумов: дискретная структура тока в усилительных элементах (транзисторы, электронные лампы и т. д.) и тепловое движение свободных электронов в проводниках электрической цепи.

В § 2.10 отмечалось, что к разновидности внутренних помех относится шум, причиной которого являются тепловое движение частиц .материи и различные другие процессы, происходящие в усилительных элементах, и что степень влияния этих помех удобно оценивать величиной коэффициента шума {ф-лы (2.13) и (2.15)]. Там же было показано, что отношение напряжения сигнала к напряжению шума обратно пропорционально квадратному корню из коэффициента шума. Отсюда следует, что с целью повышения отношения сигнал/шум необходимо добиваться снижения коэффициента шума, зависящего от многих факторов.

Для усиления сигнала в виде плавно изменяющегося напряжения его необходимо преобразовать в прямоугольные импульсы неизменного размаха, ширина которых была бы пропорциональна мгновенному значению напряжения сигнала при неизменной частоте следования импульсов, превышающей максимальную частоту сигнала. После усиления (генерирования) импульсов осуществляется демодуляция, т. е. обратное преобразование в сигнал первоначальной формы. Усилители класса D из-за их значительной сложности ишользуются пока мало. Но они перспективны для мощных устройств, выполненных на (маломощных усилительных элементах [20].

Если двухтактный каскад выполнен на однотипных усилительных элементах (транзисторах с одинаковой проводимостью или лампах), то их возбуждение ведется от источника двухфазного (0 и 180°) напряжения, получаемого от фазоинвереного каскада или трансформатора, вторичная обмотка которого имеет вывод от средней точки, соединенной с общим проводом.

Уменьшение уровня дрейфа ведется прежде путем снижения чувствительности усилителя и воздействия дестабилизирующих факторов, и с этой точки зрения значительно лучшие результаты получаются при использовании симметрично выполненных балансных (мостовых) схем, как, например, на 8.36; возможны и другие способы включения усилительных элементов, в частности, в плечах I и II ( 8.3а) или во всех четырех плечах (последнее встречается, главным образом, в ламповых усилителях). Естественно, что при изменении температуры или питающего напряжения свойства однотипно выполненных плеч будут меньше отличаться, чем, скажем, у транзистора и резистора и т. д. Еще лучшие результаты в смысле симметричности плеч и меньшей чувствительности к дестабилизирующим факторам получаются при выполнении схемы на сдвоенных усилительных элементах — двойных транзисторах, двойных (ламповых) триодах и т. д. вместо двух отдельных приборов. Для транзисторных усилителей предпочтение следует отдать кремниевым транзисторам, у которых ток ICBO значительно меньше, чем у германиевых. В качестве двойного транзистора хорошо себя зарекомендовал интегральный прерыватель ИП-1, содер-

Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания в нагрузку. Наибольшее распространение получили усилители, построенные на полупроводниковых усилительных элементах (биполярных и полевых транзисторах); в последние годы усилители преимущественно используются в виде готовых неделимых компонентов — усилительных ИМС. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом.

Известно, что электронные усилители рассчитывают на определенный диапазон частот. Имеются усилители звуковых частот (20 ... ... 15 000 Гц), видеочастот (25 Гц ... 10 МГц), усилители промежуточной частоты (УПЧ), усилители радиочастот (УРЧ) и др. Усилители строятся на различных усилительных элементах, по разным схемам, иногда и по разным принципам.