книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие

>и -

Нелинейность усилителей импульсов количественно можно

оценить коэффициентом нелинейности )Г . В общем случае его

мокко определить как относительное изменение крутизны выход­ ного тока от входного напряжения сигнала в пределах его мак-»

сипаявного значения ^1 т а а с (р и с .1 .1 7 ):

- 31

Обычно в усилителях звуковой частоты нелинейные иска-

пения допускаются меньше, чем в импульсных усилителях. Для импульсов, близких по форме к прямоугольной постоянной амплитуде, с нелинейными искажениями можно не считаться.

Однако в случае прямоугольных импульсов различной амплитуды в некоторых случаях с искажениями следует считаться ( в телевидении).

Внутренние помехи

Собственные помехи в усилителе возникают по различ­ ным причинам. Они имеют несколько основных составляющих:

наводки, фон, помехи от микрофонного эффекта, шумы усили­ тельных элементов (ламп, транзисторов), тепловые шумы актив­ ных сопротивлений схемы.

Наводкой называют напряжения посторонних источников,

наводимые в цепи усилителя. Устранение наводок достигается экранированием усилителя и его цепей, а также применением развязывающих фильтров в источниках помех.

Фоном называют периодическое напряжение.в выходной цепи с частотами сети переменного тока, питающей усилитель,

или частотами, кратными ей.

Основными причинами появления фона являются: плохое сглаживание выпрямленного напряжения источников питания;

питание накала электронных ламп переменным током; наводки.

Для устранения фона улучшают сглаживание напряжения источ­ ников питания,экранируют и разносят отдельные цепи усилите­ ля, питают цепи накала постоянным током, применяют обратные связи и т .д .

Помехи от микрофонного эффекта обусловлены тем, что такие элементы, как лампа и другие элементы схемы,способны превращать механические воздействия в электрические. Для устранения помех от микрофонного эффекта применяют в уси­ лительных каскадах, особенно первых, элементы со слабым микрофонным эффектом, например лампы с жесткой конструкцией,

- 32

а также амортизируют их.

Транзисторы плоскостного типа практически не имеют микрофонного эффекта.

йод напряжением теплового шума понимают непериодичес­ кое фяюктуационвое напряжение,имеющееся на полюсах любого проводника, цепи или элемента схемы. Оно возникает вс .едствие хаотического / беспорядочного / теплового движения электронов. Это напряжение зависит от сопротивления активной

( I .I 3 )

В том случае,когда с ^противление определяется при комнатной температуре в 20°С (Т=293°), выражение (I .I 3 ) может быть приведено к более простому виду

^ШГП(ИК&)= —

i W > ■

а л д )

- 33

Все цепи усилителя создают напряжение тепловых шумов,

однако практическое значении обычно имеет лишь щум входной

Напряжение шумов усилительных элементов вызывается в основном дробовым эффектом, т .е . неравномерным движением

электронов, которое имеет место даже при постоянстве питаю­ щих напряжений на электродах лампы.

Наибольший удельный вес в усилителе имеют шумы первой

входной лампы усилителя, так как они усиливаются всеми по­ следующими каскадами усилителя. Поэтому напряжение шумов усилительных элементов усилителя рассчитывают только для усилительного элемента первого каскада усилителя.

Напряжение шумов входной лампы, приведенное к ее управ-и

ляющей сетк е , удобно вычислять по формуле

усилительных элементов и тепловых шумов, приближенно опре­ деляется по формуле

- 34

Амплитудная характеристика и динамический диапазон

Амплитудная характеристика усилителя представляет зави4 симость амплитуды напряжения полезного сигнала на выходе

Uam от амплитуды входного сигнала Uifn .

Вместо амплитуд практически удобнее пользоваться дей­ ствующими значениями, что и учтено при построении характерис­ тики (ри с.1 .18). Амплитудные характеристики обычно строят­ ся для одной из частот диапазона, где усиление не зависит от частоты (область средних частот).

Рис.1.18

Вообще она представляет некоторую кривую переменной кривизны,так как , строго говоря, каждый усилительный прибор является нелинейным элементом. Но для малых амплитуд эта нелинейность ничтожна, и некоторый участок в пределах

ч ^ i m aoc можно считать линейным

По мере увеличения амплитуды входного сигнала нелиней­ ность усилителя растет, характеристика становится все бо­ лее нелинейной. Она дает возможность приближенно оценить степень нелинейности усилителя при данной величине сигнала,

атакже приблизительно определить границы линейности.

Вреальных усилителях амплитудная характеристика не проходит через начало координат, она сдвинута по оси

V

гг к ном" \ 2^1

из которого следует, что необходимо задать две величины,

которых достаточно для определения остальных выходных вели­ чин. К входным данным относятся номинальное входное напряже-

ние U lH0W и входное сопротивление Xt . По этим вели­ чинам определяется номинальная входная мощность

р17а ном

Ч к н м Г | X | и номинальный входной ток

U 1нота

I 1НОМ

Полный промышленный коэффициент полезного действия усилителя ( к .п .д .) определяется как отношение мощности отдаваемой усилителем в нагрузку , к мощности потребляемой им от источников питания

Р*.

электрическим к .п .д ., который представляет собой отношение мощности Р_ к мощности потребляемой от источника

анодного или коллекторного питания.

- 38 -

21. Что такое фазовый сдвиг в усилителе?

22. От каких причин зависит изменение величины коэф­ фициента усиления?

23. Назовите основные виды искажений сигналов в усили­ телях и раскройте сущность их.

24. Какие виды искажений имеют наибольшее значение в усилителях колебаний звуковых частот и какие - в видеоуси­ лителях?

25. Определите коэффициент частотных искажений каждого каскада, если на весь усилитель допустимы искажения в 4 дб. Усилитель содержит 5 одинаковых каскадов.

26. Каково условие отсутствия частотных и фазовых искаже­

ний?

27. Как связаны время задержки и фазовый сдвиг, вноси­ мый усилителем?

28. Как оцениваются нелинейные искажения?

29. Что такое переходная характеристика?

30. Что такое переходные искажения и как они оценива­

ются?

31.Что такое динамический диапазон амплитуд?

32.Назовите основные причины возникновения собствен­ ных помех в усилителе?

33. Почему помехи, возникающие в первом классе, имеют большее значение, чем шумы последующих каскадов?

34.Почему шумы, возникающие в пентоде, интенсивнее, чем в триоде?

35.Что такое шумовое сопротивление лампы?

36.Перечислите основные входные и выходные данные усилителя.

37.Чем отличаются электрический и полный к .п .д . усилителя?

-39

§I А УСИЛИТЕЛЬ КАК ЧЕТЫР' ЯЮЛЮСНИК

На рис. I . I 9 представлен четырехполюсник, к одной паре зажимов (входным зажимам 1-2 ) которого подсоединяется источи ник электрических колебаний, а к другой паре (выходным за­ жимам 3-4 ) - потребитель электрической энергии.

Рис.1.19

За положительные направления токов и напряжений примем направления, указанные на этом рисунке. Для токов стрелки показывают направление протекания токов, а для э .д .с . и на­ пряжений они направлены от полюса с низким потенциалом к по люсу с более высоким потенциалом.

Четырехполюсники'бывают пассивные и активные. Пассивны^ ми называются четырехполюсники, не содержащие внутри себя э .д .с . и изолированные от внешних электрических полей. При­ мером таких четырехполюсников могут служить трансформаторы,

искусственные линии и т .д . Четырехполюсники, не удовлетворяю-* щие этш требованиям, называются активными. К активным четырех­ полюсникам можно отнести генераторы, усилители, электронные усилительные элементы (транзисторы , лампы; рис.1 .20,а ,б )