Усилительными каскадами

Полосопропускающий (или просто — полосовой) фильтр может быть выполнен в виде последовательного соединения двух фильтров — нижних частот (ФНЧ) и верхних частот (ФВЧ), характеристики которых подобраны так, что имеется перекрывающийся участок ( 66, а). В зависимости от требуемой избирательности полосовой фильтр может быть составлен из пассивных или активных LC- или /?С-фильтроБ нижних и верхних частот (с коэффициентами передачи фильтров Баттерворта, Бесселя или Чсбы-шева). При этом характеристические сопротивления для LC-филь-тров нижних и верхних частот должны быть одинаковы, а для /?С-фильтров необходимо взаимное влияние звеньев свести к минимуму или разделить их усилительными элементами. Так поступают, когда полоса пропускания А/ == /в — /н широка и сравнима со средней геометрической частотой /ср = 1//н/в или если

Пассивные полосовые /^С-фильтры имеют очень малую избирательность и поэтому обычно применяются в сочетании с усилительными элементами.

Для генерирования прямоугольных напряжений применяются генераторы с двумя усилительными элементами, работающими в режиме 'переключения: когда один заперт, другой открыт (и наобо-

Цепи межкаскадной связи осуществляют сргласование между усилительными элементами, а в необходимых случаях могут обеспечивать требуемые амплитудно-частотные и фазо-частот-ные характеристики. Для этих целей используют одиночные колебательные контуры, полосовые фильтры и апериодические цепи. На частотах выше 200 — 300 МГц связи выполняют на отрезках линий с распределенными параметрами.

Динамический диапазон усилителя определяют по амплитудной характеристике усилителя — зависимости установившегося значения выходного напряжения 1/вых сигнала от входного [7ВХ ( 18.5). В идеаль-юм случае эта характеристика должна быть прямолинейной, угол ее наклона к оси абсцисс равен arctg Ки на данной частоте. При малых v. больших значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной: в первом случае выходное напряжение усилителя определяется напряжением собственных шумов в выходной цепи 1/ш, во втором — амплитудная характеристика искажается потому, что коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за нели- VgM иейных искажений, вносимых усилительными элементами усилителя. Из 18.5 следует, что усилитель целесообразно использовать в интервале от UBxmm до t/Bxmax. Обычно для обеспечения передачи звуко- Иш вых колебаний достаточно, чтобы динамический диапазон был равен 60 дБ.

Усиление электрических сигналов осуществляется в усилителе усилительными элементами (усилительными приборами)—особыми устройствами, обладающими управляющей способностью. Наиболее распространенными усилительными элементами являются: электровакуумный, полупроводниковый, магнитный.

1) компенсацию чётных гармоник, вносимых усилительными элементами;

РО и отдаваемая усилительными элементами мощность Р_ за каждый из полупериодов, а следовательно, и за весь период будут равны:

.сильное ослабление вносимых усилительными элементами чётных гармоник, ослабление фона от питания цепи накала переменным током и мцлая чувствительность к пульсациям питающих

Регулировку усиления обратной связью можно применять в каскадах с любыми усилительными элементами. Схема такой регулировки и каскаде с электродной лампой дана на 9.27,

Режимы работы цепей усилительных элементов обычно проверяют портативным универсальным измерительным прибором (тестером), присоединяемым к проверяемой цепи. В усилителях с впаянными в схему усилительными элементами провепку тока в цепи проводят косвенно, измеряя падение напряжения на каком-либо активном сопротивлении цепи, чтобы не отпаивать усилительный элемент.

По аналогии с усилительными каскадами на биполярных транзисторах с ОБ, ОЭ и ОК различают три типа усилительных каскадов на полевых транзисторах: с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и с общим стоком (ОС). Чаще других используется усилительный каскад с ОИ.

Из (10.34) видно, что любые одинаковые изменения в одноименных плечах каскада не вызывают изменения напряжения 1/вых п, т. е. дрейфа нуля. В реальных каскадах нет полной симметрии элементов , однако дрейф напряжения ?/вых п в дифференциальном усилителе по сравнению с усилительными каскадами на биполярных (см. 10.60) и полевых (см. рис, 10.67) транзисторах снижается на несколько порядков.

В настоящее время широкое распространение получили усилительные каскады на полевых транзисторах, так как они обладают существенно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каскадами на биполярных транзисторах. Наиболее часто используют усилительный каскад с общим истоком, схема которого приведена на 5.14. В этом каскаде резистор Rc, с помощью которого осуществляется усиление, включен в цепь стока. В цепь истока включен резистор /?„, создающий необходимое падение напряжения в режиме покоя t/зо, являющееся напряжением смещения между затвором и истоком.

Рассмотренные схемы усилителей с одним источником питания обладают рядом недостатков. Во-первых, в них нагрузочные резисторы включаются между электродом транзистора и средней точкой делителя и не могут быть соединены с общей точкой усилителя (корпусом), имеющей нулевой потенциал. Такое соединение с общей точкой необходимо в сложных электронных устройствах со многими усилительными каскадами. Во-вторых, источник входного напряжения ( 6.9, а) тоже не соединен с общей точкой усилителя. Применение же стабилитронов ( 6.10, о) требует их подбора по напряжению и индивидуальной подстройки усилителей.

Усилительный каскад ОБ более стабилен и может работать на более высоких частотах, чем каскад ОЭ, но он не обладает усилением по току и имеет очень малое входное сопротивление (не более десятков Ом). Каскад ОБ на практике используется редко, причем лишь в сочетании с другими усилительными каскадами.

Наиболее распространенными в аналоговых ИМС усилительными каскадами являются схемы с общим эмиттером на БТ и схемы с общим истоком на нормально закрытых ПТ.

Трансляторы уровней. Нежелательное возрастание постоянной составляющей может быть скомпенсировано с помощью схем сдвига уровней (трансляторов). Трансляторы помещают между усилительными каскадами, они выполняют функции буфера с высоким входным и низким выходным сопротивлениями. На 2.17,а,б приведены типичные схемы трансляторов.

В качестве входного каскада такого типа усилителей используют простейшие схемы балансного типа — ДУ. Улучшение динамических характеристик ДУ по сравнению с элементарными усилительными каскадами происходит за счет стабилизации режима его работы генератором тока. При построении интегральных широкополосных усилителей каскады усилителей тока имеют определенные преимущества перед усилителями напряжения, так как в основном паразитные элементы в ИМС представляют собой емкости. Ширина полосы пропускания может быть увеличена, если применяют элементарные усилители тока, а не усилители напряжения, так как при этом можно избегать больших перепадов напряжений на паразитных емкостях. Даже в тех случаях, когда необходимо осуществить усиление напряжения, целесообразно напряжение входного сигнала преобразовать в ток, затем усилить его с помощью нескольких каскадов усилителей тока, после чего на выходе усилителя снова преобразовать ток в напряжение. На 2. 18 приведена схема входного каскада усилителя тока с взаимными связями. Входные сигналы подаются от двух источников тока /ВХ1 и /ВХ2 :

По аналогии с усилительными каскадами на биполярных транзисторах с ОБ, ОЭ и ОК различают три типа усилительных каскадов на полевых транзисторах: с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и с общим стоком (ОС). Чаще других используется усилительный каскад с ОИ.

фа нуля. В реальных каскадах нет полной симметрии элементов, однако дрейф напряжения ?/вых п в дифференциальном усилителе по сравнению с усилительными каскадами на биполярных (см. 10.60) и полевых (см. 10.67) транзисторах снижается на несколько порядков.

По аналогии с усилительными каскадами на биполярных транзисторах с ОБ, ОЭ и ОК различают три типа усилительных каскадов на полевых транзисторах: с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и с общим стоком (ОС). Чаще других используется усилительный каскад с ОИ.