Усилители генераторы

Нелинейные усилители гармонических колебаний. Умножители частоты

а) усилители гармонических колебаний, предназначенные для усиления гармонических сигналов переменного тока ( 6.2, о);

По характеру усиливаемого сигнала их подразделяют на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.

По характеру усиливаемых сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов. По диапазону и абсолютным значениям усиливаемых частот сигнала — усилители постоянного тока (полоса 1астот от нулевой до верхней рабочей точки), переменного гока, высокой частоты, промежуточной частоты, низкой частоты (усилители звуковой частоты), широкополосные усилители. В зависимости от используемых усилительных элементов — транзисторные, ламповые, диодные, магнитные и др. В зависимости от используемых межкаскадных связей бывают усилители с гальванической связью (это непосредственная, или потенциометрическая связь; каскады с этим видом связи могут усиливать не только переменные составляющие тока и напряжения сигнала, но и постоянную составляющую); с резисторно-емкостной (RC) связью (конденсатор является разделительным элементом, который не про-гускает постоянную составляющую напряжения из выходной цепи каскада на вход следующего каскада); с трансформаторной связью; со связью через колебательный контур.

Поскольку по протяженности занимаемого спектра частот входные сигналы могут быть двух видов: с широким или узким спектром частот, то усилители подразделяются на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов. К усилителям гармонических сигналов относятся устройства, в которых можно не считаться с переходными процессами, так как усиливаемые сигналы изменяются сравнительно медленно во времени. В усилителях импульсных сигналов усиливаемый сигнал изменяется настолько быстро, что продолжительность переходного процесса оказывает существенное влияние на форму выходного сигнала [1, 3].

Классификация усилителей может быть произведена по нескольким признакам: по характеру усиливаемых сигналов (усилители гармонических сигналов, импульсные усилители и т. д.), по роду усилительных элементов (транзисторные, ламповые), по назначению,числу каскадов, роду электропитания и другим показателям. Однако одним из наиболее существенных классификационных признаков является диапазон частот электрических сигналов, в пределах которого данный усилитель может удовлетворительно работать.

Усилители гармонических сигналов (или гармонические усилители), предназначенные для усиления квазипериодических сигналов различной величины и формы, т. е. сигналов, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее длительности устанавливающихся процессов в цепях усилителя. К гармоническим усилителям относятся: микрофонные и магнитофонные усилители, усилители воспроизведения грамзаписи, звукового кино, многие измерительные усилители и т. д.

В зависимости от вида усиливаемых сигналов усилители как низкой, так и высокой частоты подразделяются на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов. Различие между отмеченными здесь видами в известной степени условно, оно скорее сказывается в подходе к анализу, проектированию и испытанию. Так, исследование усилителей гармонических сигналов, как правило, ведется, исходя из стационарного режима, в предположении, что возбуждение ведется одним (или несколькими) синусоидальным напряжением, частота которого может регулироваться.

Усилители гармонических сигналов (или гармонические усилители), предназначенные 'для усиления квазипериодических сигналов различной величины и формы, т. е. сигналов, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее длительности устанавливающихся процессов в цепях усилителя. К гармоническим усилителям относятся: микрофонные и магнитофонные усилители, усилители воспроизведения грамзаписи, звукового кино, многие измерительные усилители и т. д.

По характеру усиливаемых сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов. По диапазону и абсолютным значениям усиливаемых частот сигнала - усилители постоянного тока {полоса частот от нулевой до верхней рабочей точки), переменного тока, высокой частоты, промежуточной частоты, низкой частоты (усилители звуковой частоты), широкополосные усилители, В зависимости от используемых усилительных элементов - транзисторные, ламповые, диодные, магнитные и др. В зависимости от используемых межкаскадных связей бывают усилители с гальванической связью (это непосредственная, или потенциометрическая связь; каскады с этим видом связи могут усиливать не только переменные составляющие тока и напряжения сигнала, но и постоянную составляющую); с резисторно-емкостной ( RC)

Элементы настройки вводят в схему, когда предъявляются жесткие требования к допускам на выходные параметры функциональных элементов (фильтры, усилители, генераторы и т. д.), а реализация этих требований без настройки может привести к экономически невыгодным либо технически трудно выполнимым расчетным значениям допусков на параметры ЭРЭ.

В радиотехнических вузах на первых курсах студенты глубоко изучают электричество, магнетизм, основные законы электромагнитного поля. Для решения современных и перспективных задач, возникающих перед радиоинженерами, очень важно хорошо знать строение вещества и, особенно физику твердого тела и квантовую механику. С использованием принципов, рассматриваемых в этих областях, работают многие электронные приборы и устройства — усилители, генераторы, преобразователи колебаний, а также особый класс генераторов — квантовые генераторы, имеющие чрезвычайно высокую стабильность частоты колебаний. В последние годы получили развитие новые и очень важные направления: акусто- и оптоэлектроника, основанные на использовании явлений взаимодействия электромагнитной волны со средой распространения.

В настоящее время технология первичных изделий стала настолько совершенной, что позволяет объединять полупроводниковые приборы микроскопической величины в отдельные законченные функциональные устройства в микросхемотехническом исполнении (усилители, генераторы, преобразователи различного назначения, устройства обработки информации, сложные логические устройства). В сочетании с миниатюрными устройствами СВЧ на базе пленочной технологии современные аппараты, содержащие тысячи и десятки тысяч активных элементов, позволяют реализовать очень компактные и надежные системы. Дальнейший прогресс в этой области связан с совершенствованием технологии.

В первом разделе книги описаны основные элементы схем промышленной электроники — электронные, ионные и полупроводниковые приборы. Во втором разделе рассматриваются узлы радиоэлектронной аппаратуры — выпрямители, усилители, генераторы. В третьем разделе приведены примеры применения электронных, ионных и полупроводниковых приборов в промышленности.

В микромодульном исполнении промышленность выпускает мультивибраторы, триггеры, блокинг-генераторы, усилители, генераторы пилообразного напряжения и другие узлы электронных схем. Плотность монтажа микромодулей достигает 21 элемента на 1 смя. Применение микромодулей позволяет снизить объем радиоэлектронного оборудования в 20 раз и вес в 3 раза.

Для микроэлектроники представляет интерес в основном электронно-оптическое направление, которое позволяет решить одну из важных проблем интегральной микроэлектроники — существенное уменьшение паразитных связей между элементами как внутри одной интегральной микросхемы, так и между микросхемами. На оптоэлектронном принципе могут быть созданы безвакуумные аналоги электронных устройств и систем: дискретные и аналоговые преобразователи электрических сигналов (усилители, генераторы, ключевые элементы, элементы памяти, логические схемы, линии задержки и др.); преобразователи оптических сигналов — твердотельные аналоги электронно-оптических преобразователей, видиконов, электронно-лучевых преобразователей (усилители света и изображения, плоские передающие и воспроизводящие экраны); устройства отображения информации (индикаторные экраны, цифровые табло и другие устройства картинной логики).

Классифицируют ИМС по различным признакам: по функциональному назначению — цифровые, аналоговые (линейные), аналого-цифровые; по характеру выполняемой функции — усилители, генераторы (мультивибра-

лярные и полевые транзисторы, тиристоры, электровакуумные лампы —диоды, триоды, тетроды, пентоды и т. д., газоразрядные приборы — стабилитроны, газотроны, тиратроны, плазменные панели и т. д. К электросветовым — светодиоды, люминесцентные конденсаторы, лазеры, электронно-лучевые трубки. К фотоэлектрическим — фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, солнечные батареи и др. К термоэлектрическим — полупроводниковые диоды, транзисторы, термисторы. К акустоэлектрическим — аку-стоэлектрические усилители, генераторы, фильтры, линии задержки на поверхностных акустических волнах и др.

ном принципе могут быть созданы безвакуумные аналоги электронных устройств и систем: дискретные и аналоговые преобразователи электрических сигналов (усилители, генераторы, ключевые элемен-

В 50-е годы были разработаны интегральные микросхемы (ИМС), представляющие собой функционально законченные изделия — усилители, генераторы, логические элементы и др. Использование интегральных микросхем позволило резко сократить габариты и массу радиоэлектронной аппаратуры, повысить ее надежность и экономичность по сравнению с РЭА первого и второго поколений.

Аналоговые ИМС преобразуют и обрабатывают непрерывные аналоговые сигналы. На этих ИМС выполняют усилители, генераторы, стабилизаторы, фильтры, модуляторы и другие устройства, в которых осуществляются нелинейные преобразования.