
- •Им. Адмирала ф.Ф. Ушакова в.В.Пятницкий. В.М.Комиссаров схемотехника усилительных устройств
- •Часть 1
- •Сборник опорных конспектов лекций по разделу №1 дисциплины «основы схемотехники»
- •Лекция №1 общие сведения об усилителях электрических сигналов
- •Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы схемотехники». Ее роль и место в системе подготовки офицера-специалиста вмф
- •Раздел 1. Схемотехника усилительных устройств.
- •Раздел 2. Схемотехника устройств, используемых в средствах связи.
- •Вопрос №2 Типы усилителей электрических сигналов и их классификация
- •Вопрос №3 Блок-схемы усилителей
- •Заключение
- •Лекция № 2 основные характеристики и параметры усилителей электрических сигналов
- •Основные характеристики усилителей электрических сигналов
- •Вопрос №2 Искажения сигналов в усилителях электрических сигналов
- •Заключение
- •Лекция №3 Резистивно-емкостной усилитель
- •Вопрос №1
- •Принцип построения усилителя. Состав и назначение элементов схемы
- •Вопрос №2 Температурная стабилизация исходного режима работы усилителя
- •Коллекторная стабилизация
- •Вопрос №1 Эквивалентная схема резистивно-емкостного усилителя (реу)
- •В схеме 4.2 обозначено:
- •На нижних частотах на нижних и средних частотах
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры реу в режиме усиления малого сигнала. Линейный режим усиления
- •Заключение
- •Лекция №5 обратная связь в усилителях
- •Вопрос №1 Виды обратной связи в усилителях
- •Uвх uвых Вход Выход
- •Вопрос №2 Влияние отрицательной обратной связи на свойства усилителей
- •Входное сопротивление
- •Частотные и фазовые искажения сигнала
- •Заключение
- •Лекция №6 резонансные усилители
- •Вопрос №1 Принципиальная схема резонансного усилителя (ру). Состав и назначение элементов схемы
- •Тогда избирательность δ будет . (6.11)
- •Это объясняется тем, что в формуле (6.8) пропадает последний множитель , так как при выводе этих формул следует брать не отношение напряжений, а отношение токов.
- •Вопрос №2 Линейный и нелинейный режим работы ру
- •Режим класса а
- •Заключение
- •Лекция №7 эквивалентная схема резонансного усилителя
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры ру
- •Заключение
- •Лекция №8 усилители постоянного тока и дифференциальный усилительный каскад
- •Вопрос №1 Общие сведения об упт. Однотактные (прямого усиления) упт
- •Вопрос №2 Балансный (дифференциальный) усилительный каскад
- •Вопрос №3 Дифференциальный усилительный каскад (дук) с генератором стабильного тока (гст)
- •Вопрос №1 Синфазные и дифференциальные сигналы, проходящие через дук
- •При прохождении дифференциального сигнала (дс) токи каждого из транзисторов получат одинаковые по абсолютной величине, но разные по знаку, приращения
- •Вопрос №2 Основные характеристики дук
- •Вопрос №3 Функциональные возможности дук
- •Дук на транзисторах с супербетой
- •Заключение
- •Лекция №10 аналоговые преобразователи электрических сигналов на базе операционных усилителей с линейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Общие сведения об оу
- •Вопрос №2 Основные способы включения оу в схемы с оос. Масштабные усилители на оу
- •Вопрос №3 Интегрирующие и дифференцирующие усилители Интегрирующие усилители
- •Лекция №11 операционные усилители с нелинейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Логарифмические усилители
- •Вопрос №2 Умножители и делители аналоговых сигналов. Компараторы
- •М етод логарифмирования сигналов
- •Компараторы
- •Заключение
- •Лекция №12 активные резистивно-емкостные фильтры (аrc-фильтры)
- •Вопрос №1 Особенности избирательных усилителей и их характеристики
- •Вопрос №2 Реализация аrс-фильтров на усилителях с пос
- •Вопрос №3 Реализация аrс-фильтров на усилителях с оос
- •Заключение
- •Лекция №13
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Схемы реализации rc-генераторов
- •Заключение
- •Лекция №14 схемотехника аналого-цифровых устройств
- •Вопрос №1 Аналого-цифровые устройства
- •Квантование сигналов
- •Кодирование дискретной величины
- •Вопрос №2 Цифроаналоговые устройства
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Список сокращений
Это объясняется тем, что в формуле (6.8) пропадает последний множитель , так как при выводе этих формул следует брать не отношение напряжений, а отношение токов.
Таким образом, можно сделать вывод, что от добротности и собственных параметров контура непосредственно зависит полоса пропускания избирательного усилителя и, следовательно, спектр усиливаемых частот.
Далее рассмотрены принципы работы избирательного (резонансного) усилителя (РУ). На рисунке 6.3а изображена принципиальная схема резонансного усилителя на лампе, а на рисунке 6.3б – на транзисторе.
UВЫХ UВЫХ
UВХ
UВХ
СФ RФ RЭ СЭ
СФ RФ
а) б)
Рис. 6.3. Резонансный усилитель
а) на лампе; б) на транзисторе
Назначение элементов в схеме резонансного усилителя на лампе:
– конденсаторы СР1, СР2 разделяют переменную и постоянную составляющие тока, устраняя влияние последней на режимы работы УЭ;
– резистор RK – катодный резистор (или резистор автоматического смещения). Предназначен для подачи напряжения смещения на сетку лампы;
– конденсатор СК – шунтирующий конденсатор. Обеспечивает прохождение переменной составляющей тока (тем самым она не влияет на постоянное напряжение на резисторе RК);
–
параллельный
LC-контур – нагрузка усилителя, с которого
снимается выходное напряжение UВЫХ.
Контур имеет резонансную частоту
;
– цепочка RФСФ устраняет паразитную связь через источник питания;
– резистор RС предназначен для подачи напряжения смещения Eg на сетку лампы. Кроме того, через сопротивление RС обеспечивается стекание электронов, накопившихся на сетке.
Назначение элементов в схеме резонансного усилителя на транзисторе:
– конденсаторы СР1, СР2 – назначение их аналогично назначению СР1 и СР2 в ламповом усилителе;
– резисторы R1, R2 (делитель напряжения) устанавливают рабочую точку (напряжение смещения) транзистора, участвуют в обеспечении термостабилизации;
– цепочка RЭСЭ – цепь эмиттерной термостабилизации.
Остальные элементы имеют то же назначение, что и элементы лампового усилителя.
Принцип работы рассмотрен на примере лампового усилителя.
В цепь сетки, кроме напряжения возбуждения Ug=UВХ, имеющего частоту ω, подается напряжение смещения Eg. Исходная (рабочая) точка А выбирается на линейном участке характеристики ВС (рис. 6.4).
iВЫХ iВЫХ
C iMAX
A IA1
Eg
B IO
0 ωt
uВХ 0 2π
Θ=π
Ug
2π
ωt
Рис. 6.4. Линейный режим работы резонансного усилителя
Так
как напряжение Ug
мало, а выполняется условие
,
то работа происходит без сеточных токов.
Поэтому искажения минимальны и режим
является линейным. В анодную цепь лампы
включён параллельный контур LC. При этом
частота ω0
должна быть равна или близка к частоте
входного сигнала. Через разделительную
ёмкость СР2
усиленное напряжение подводится к
следующему каскаду. При этом, если
частоты ω и ω0
равны, то выходное напряжение UВЫХ
и коэффициент усиления максимальные.
В случае отклонения частоты входного
сигнала ω от резонансной частоты контура
ω0
коэффициент усиления падает, а частотная
характеристика усилителя приобретает
вид, показанный на рисунке 6.5. Коэффициент
усиления на резонансной частоте
определяется выражением
К0 = SQρ, (6.16)
где S – крутизна характеристики усилительного элемента,
Q – добротность контура,
ρ
– характеристическое сопротивление
контура.
К(ω)/K0(ω)
1,0
0,707
0 ωН ω=ω0 ωВ ω
Рис. 6.5. Частотная характеристика резонансного усилителя
Модуль коэффициента усиления на частоте ω, отличной от резонансной частоты ω0
,
(6.17)
где К0(ω) – максимальный коэффициент усиления на резонансной частоте,
– обобщенная
расстройка.
Из
анализа выражений, определяющих К0
и К(ω) видно, что для получения большого
коэффициента усиления при заданном
значении крутизны характеристики
усилительного элемента S необходимо
стремиться к возможно большей добротности
Q и большему характеристическому
сопротивлению контура ρ. Из графика
(рис.6.5) видно, что при отклонении текущей
частоты ω от резонансной частоты ω0
коэффициент усиления уменьшается и на
частотах ωН
и ωВ
достигает уровня 0,707 от максимального
коэффициента усиления. Интервал между
верхней ωН
и нижней ωВ
частотой является полосой пропускания.
На рисунке 6.5 частотная характеристика
показана вершиной вверх, поэтому полоса
пропускания усилителя ΔƒП
определяется на уровне 0,707 (
).
Таким образом, резонансный усилитель эффективно (максимально) усиливает сигнал в полосе пропускания между нижней ωН и верхней ωВ частотами. При этом линейный режим обеспечивает минимальный уровень искажений.
Выводы по 1-му вопросу:
1. Параметры контура (резонансная частота, добротность) определяются значениями собственных элементов – сопротивлением, емкостью, индуктивностью.
2. Свойства резонансного (избирательного) усилителя определяются, в основном, свойствами колебательного контура, а именно, способностью пропускать сигнал в определенной частотной области (в непосредственной близости от резонансной частоты).