Усилителя используется

Разработка малогабаритных, надежных и дешевых ОУ необычайно расширила возможность их применения. Схемы, на разработку которых еще несколько лет назад требовались недели, а то и месяцы, теперь можно создать за несколько часов. Для этого необходимо использовать стандартный ОУ и, добавив к нему несколько внешних компонентов, получить готовый функциональный блок. При этом резко упрощается наладка и ремонт такого блока. Если же ориентироваться на средние значения основных параметров и идеализированные характеристики, то и анализ схем на ОУ также оказывается необычайно простым. Схемные решения, параметры и характеристики современных ОУ таковы, что с точки зрения потребителя ОУ можно использовать в качестве УПТ, усилителя импульсных сигналов, избирательного усилителя, дифференциального каскада, усилителя гармонических колебаний, инвертирующего усилителя, широкополосного усилителя и т. д. Например, для того чтобы ОУ работал в качестве избирательного усилителя, нужно в качестве навесного элемента включить в цепь обратной связи катушку индуктивности L или У?С-цепь фильтра, настроенную на определенную частоту.

В общем случае коэффициент усиления усилителя гармонических сигналов является комплексной величиной, характеризуемой модулем и фазовым углом, так как выходное напряжение из-за наличия реактивных элементов в усилителе и нагрузке не совпадает по фазе с входным напряжением. Для усилителя импульсных сигналов по этим же причинам коэффициент усиления является функцией времени, так как выходное напряжение при подаче на вход скачка напряжения изменяется с течением времени.

процесса установления фронта импульсов для усилителя импульсных сигналов влиянием реактивных элементов усилителя и нагрузки можно пренебречь. В этих условиях коэффициент уси-

ления усилителя гармонических сигналов является действительной величиной, а коэффициент усиления усилителя импульсных сигналов не зависит от времени.

Пример 5.9. Для иллюстрации особенностей расчёта выходного каскада усилителя импульсных сигналов со значительной амплитудой сигнала на выходе рассчитаем оконечный каскад со следующими данными: время установления /,,<10~8се/с, выброс 8, равный критическому; максимальная длительность усиливаемых импульсов Тмакс=2-10~5сек; спад плоской вершины А<3%. Наибольшая расчётная амплитуда выходных импульсов ивыхок=18 в должна обеспечиваться при любой полярности входных импульсов; постоянная составляющая напряжения на нагрузке должна отсутствовать. Количество импульсов в секунду не более 1000. Полезной нагрузкой каскада являются ёмкость Сн =8 пф и активное сопротивление RH =0,1 Мом, соединённые параллельно. В каскаде должна быть использована малогабаритная подогревная лампа с напряжением накала 6,3 в.

Равномерное распределение частотных искажений на верхних частотах между каскадами широкополосного усилителя гармонических сигналов с высокочастотной коррекцией, так же как и равномерное распределение времени установления между каскадами усилителя импульсных сигналов с высокочастотной коррекцией экономически невыгодно, а поэтому его применяют лишь в особых случаях.

Если проектируемый усилитель должен иметь возможно более постоянную частотную характеристику на верхних частотах при замене ламп, изменении ёмкости монтажа и т. д., от разно-полосных каскадов следует отказаться и поделить заданные на усилитель частотные искажения на высшей рабочей частоте между всеми вносящими искажения каскадами поровну, взяв при параллельной высокочастотной коррекции а = 0,414 для всех корректируемых каскадов. При проектировании усилителя импульсных сигналов с возможно более постоянной переходной харак-

теристикой в области малых времён, а также при проектировании усилителя импульсных сигналов без выброса значение а при, параллельной коррекции берут равным 0,25 у всех каскадов, а время уста«овления каждого «з п каскадов ty определяют повремени установления усилителя tyyc из приближённого выражения

При расчёте трёхкаскадного усилителя импульсных сигналов с последовательным включением развязывающих цепочек коэффициенты фр\ и фр2 пред-оконечного и оконечного каскадов находят по ф-ле (9.70). ЁМКОСТЬ Сфг, включаемую в выходную цепь предоконечного каскада, рассчитывают по ф-ле (9.76), решив её относительно Сф

Из эквивалентной схемы регулятора ( 9.23) видно, что он должен вносить частотные искажения на верхних частотах в усилителе гармонических сигналов и увеличивать время установления усилителя импульсных сигналов. Если регулятор включён на входе усилителя, Rи есть сопротивление источника сигнала, от которого работает усилитель; если регулятор стоит между каскадами, Ru есть выходное сопротивление предыдущего каскада, Ср — ёмкость, нагружающая регулятор, равная сумме входной динами-

В случае усилителя импульсных сигналов нелинейность динамической характеристики не играет роли, если для передачи информации используется изменение длительности прямоугольных импульсов. Если же происходит изменение размаха импульсов, как при обычной передаче сигналов изображения, то за счет нелинейности изменяется контрастность видимой картины, т. е. нарушается относительная плотность (градация) полутонов. (Иногда для получения необходимой контрастности вводят определенного вида нелинейность.)

ный двухтактный усилитель с выходом постоянного тока. На входе усилителя используется п обмоток управления и отдельная обмотка отрицательной обратной связи. Однако практически возможно объединение всех обмоток управления и обмотки отрицательной обратной связи в одну обмотку.

Компаратор напряжения. Компараторное включение операционного усилителя используется для сравнения напряжения источника сигнала ?/„ с опорным напряжением L/O. В компараторном режиме обычно отсутствуют цепи отрицательной обратной связи с подачей сравнивающих сигналов на один или оба входа усилителя.

Для моделирования этого усилителя используется модель Буля-Коха-Педерсона. В ней учитываются эффекты второго порядка, ограничение выходного напряжения и тока.

да на транзисторе Т12- На выходе усилителя используется эмит-терный повторитель на комплементарных транзисторах Т]з и Ti4, работающих в режиме В. Такой режим работы способствует уменьшению мощности, отбираемой от источников питания. При этом благодаря использованию комплементарной пары транзисторов Т\з и Ги выходной каскад обеспечивает передачу сигналов как положительной, так и отрицательной полярности. При появлении в коллекторной цепи Т12 сигналов положительной полярности отпирается п-р-и-транзистор Т(4 и передает сигнал на выход, а при появлении сигналов отрицательной полярности отпирается р-п-р-транзистор Ti3, также обеспечивая передачу сигнала на выход.

Для оценки частотных искажений усилителя используется нормированная АЧХ или вводится нормированный (относительный) коэффициент усиления, равный отношению модуля коэффициента усиления на какой-то частоте к коэффициенту усиления на средней частоте /о:

Для повышения стабильности коэффициента усиления усилителя используется внутренняя отрицательная обратная связь (цепочка #UC5). Коэффициент передачи этой цепочки за счет соответствующего выбора емкости конденсатора Сь в области средних частот остается постоянным. Одновременно внутренняя отрицательная обратная связь используется для регулирования коэффициента усиления усилителя, что обеспечивает переход от режима избирательного усиления к режиму генерации.

Из (2.25) видно, что для уменьшения .напряжения тепловых шумов необходимо уменьшать сопротивление цепи, полосу пропускаемых частот или температуру. Однако полоса пропускаемых частот обычно бывает задана, а снижение сопротивления входной цепи сопровождается снижением напряжения еипнала на входе и может даже ухудшить отношение сигнала к шуму. Снижение температуры входной цепи до величины, близкой к абсолютному нулю, хотя и может в некоторых случаях сильно уменьшить уровень собственных помех усилителя, используется «а практик яишь в особых случаях (например, при сверхдальней космической связи), так как технически трудно осуществимо.

Из (2.25) видно, что для уменьшения напряжения тепловых шумов необходимо уменьшать сопротивление цепи, полосу пропускаемых частот или температуру. Однако полоса пропускаемых частот обычно бывает задана, а снижение сопротивления входной цепи сопровождается снижением напряжения сигнала на входе и может даже ухудшить отношение сигнала к шуму. Снижение температуры входной цепи до величины, близкой к абсолютному нулю, хотя и может в некоторых случаях сильно уменьшить уровень собственных помех усилителя, используется на практике лишь в особых случаях (например, при сверхдальней космической связи), так как технически трудно осуществимо.

на 10 Гц) в шум напряжения 2,4 нВу/Гц, сравнимый с шумом еш операционного усилителя. Используется полипропиленовый конденсатор, потому что утечка конденсатора (более точно, изменение утечки от времени и температуры) должна быть менее 0,1 нА для того, чтобы избежать микровольтовых дрейфов выходного напряжения. С помощью операционного усилителя, резисторы в обратной связи которого имеют сверхнизкий ТКС (0,2- 10"6/"С маке), эталонное напряжение доводится до +25 В; заметьте, что напряжение питания составляет + 30 В. Полученное опорное напряжение +25,0 В поступает на делитель напряжения для формирования желаемого выходного напряжения, которое затем вторично фильтруется фильтром НЧ с использованием конденсатора с малой утечкой. Поскольку для деления опорного напряжения используется потенциометр, значение ТКС резистора здесь не столь критично-это ло-гометрическое измерение.

Температура шума. Иногда вместо коэффициента шума для выражения шумовых характеристик усилителя используется температура шума. Оба способа несут одну и ту же информацию, а именно дополнительный вклад в шум усилителя, возбуждаемого источником сигнала с полным сопротивлением /?и; в этом смысле они эквивалентны.

и соединительной линией. При измерении максимальной мощности, которую можно получить от генератора или усилителя, используется ваттметр поглощаемой мощности. Включение ваттметра поглощаемой мощности показано на 6.5. Мощность, поступающая в линию и поглощаемая в нагрузке, зависит от электрической длины линии, т. е. от соотношения между геометрической длиной линии и длиной волны колебаний, происходящих в линии.В диапазоне СВЧ геометрическая длина линии оказывается соизмеримой с длиной волны.