Усилители. Требования, предъявляемые к усилителям. Основные характеристики усилителей

Страницы работы

6 страниц (Word-файл)

Содержание работы

УСИЛИТЕЛИ

10.1. Требования, предъявляемые к усилителям

Усилителем называется активный четырехполюсник, обеспечивающий увеличение мощности электрических колебаний, подведенных ко входу. По назначению усилители, приме­няемые в аппаратуре МКС, можно разделить на три группы: групповые, индивидуальные и вспомога­тельные.

Групповые служат для усиления суммарных сигналов группы или всех каналов системы. Выходные усилители сигналов линейного спектра частот в оконечной и про­межуточной аппаратуре называются линейными усилителями (ЛУ).

Индивидуальные предназначены для усиления колебаний сигналов, передаваемых по одному каналу. В многоканальных системах инди­видуальные усилители применяются только в канале ТЧ и называются усилителями низкой частоты (УНЧ).

Вспомогательные применяются для усиления токов несущих и конт­рольных частот, сигналов набора и вызова, в цепях сигнализации, те­леконтроля и т. п.

Требования к характеристикам усилителей зависят от их назначе­ния. В линейном тракте многока­нальных систем содержатся десятки и сотни каскадно включенных ЛУ. Например, в 60-канальной системе на переприемном участке протяжен­ностью 2500 км включается около 140 ЛУ. Каждый ЛУ должен ком­пенсировать затухание предыдущего участка линии во всем рабочем диа­пазоне частот. Незначительные от­клонения АЧХ каждого усилителя, накапливаясь, могут привести к зна­чительному ухудшению характерис­тик части каналов системы. Помехи, обусловленные нелинейностью каж­дого группового усилителя, также суммируются (см. пп. 7.5 и 21.3). Поэтому в групповых усилителях предъявляются жесткие требования к форме и стабильности АЧХ, ве­личине нелинейных искажений, к стабильности ряда других характе­ристик. Необходимые характеристи­ки групповых усилителей и в первую очередь линейных обеспечиваются применением глубокой отрицатель­ной обратной связи (ООС). Можно без преувеличения считать, что уро­вень развития техники многоканаль­ной связи с частотным разделением каналов определяется возможностя-. ми технической реализации стабиль­ных и экономичных ЛУ с малой нелинейностью.

Требования к индивидуальным усилителям менее строги, так как они определяют качество одного ка­нала и в него включено немного таких усилителей. Однако каждый канал ТЧ должен допускать вторич­ное использование его. Следова­тельно, индивидуальные усилители УНЧ также должны обеспечивать такую стабильность характеристик и значения нелинейных искажений, при которых канал ТЧ удовлетво­ряет нормам (см. гл. 7).

Требования к характеристикам вспомогательных усилителей разно­образны и определяются их назна­чением. Так, усилители токов несу­щих и контрольных частот в гене­раторном оборудовании и устройст­вах АРУ должны иметь стабильные коэффициенты усиления. В против­ном случае будут возможны ложная работа устройств АРУ и изменение значения ОЗ каналов.

В аппаратуре МКС все усилители, как правило, выполнены на бипо­лярных или полевых транзисторах. Применяются также интегральные и гибридные микросхемы.

Применение транзисторов и ИМС в усилителях аппаратуры МКС

обеспечивает повышение надежнос­ти и стабильности характеристик, малую потребляемую мощность, незначительные размеры и т. д. Особенно большой технико-эконо­мический эффект обеспечивает при­менение транзисторов в дистанци­онно питаемых усилителях НУП.

Современные биполярные и поле­вые транзисторы имеют такой же или более низкий уровень шумов по сравнению с электронными лампа­ми. Транзисторы с граничными час­тотами приблизительно 109 Гц по­зволяют обеспечить требуемую ма­лую нелинейность для широкопо­лосных линейных усилителей систем передачи К-5400 и К-10800. Ближай­шей перспективой является разработ­ка усилителей для аппаратуры МКС в виде специализированных интеграль­ных микросхем. В последующих раз­делах этой главы рассматриваются основные характеристики усилите­лей и свойства усилителей с отри­цательной обратной связью.

Коэффициент передачи по э. д. с. называемый иногда сквозным коэф фициентом передачи,

 Коэффициент усиления по мощно­сти характеризует отношение пол­ной (кажущейся) мощности сигнала в нагрузке (на выходе) и на входе усилителя (см. рис. 10.1)

где Р0 = ER/4ZR-полная мощность, от­даваемая источником сигнала (генера­тором) в нагрузку, равную его внутрен­нему сопротивлению.

С учетом соотношений (10.1) и (10.2) выражение (10.5) может быть представлено



Рабочая фазовая постоянная уси­лителя определяется разностью фаз между напряжением на нагрузке и э. д. с. источника сигнала

Амплитудно-частотная характе­ристика (АЧХ) усилителя выража­ет зависимость коэффициента уси­ления . или рабочего усиления от частоты синусоидального сигнала. Рабочей полосой частот усилителя называется область частот, на краях которой wн, wв отклонение АЧХ от номинальных значений не превышает нормы (см. п. 7.3). Уси­литель называется узкополосным, если рабочая полоса частот значи­тельно меньше средней частоты:

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) усилителя обычно выражает зависимость фазового сдвига напря­жения (10.1) или рабочей фазовой постоянной (10.7) от частоты сину­соидального сигнала. Следует иметь в виду, что наклон ФЧХ усилителя (см., например, рис. 10.6)-обратный наклону ФЧХ пассивного четырех­полюсника (см. рис. 7.3). Это объяс­няется тем, что коэффициенты пере­дачи для усилителей определяются отношением выходного напряжения или тока к входному, а для пас­сивных четырехполюсников - обрат­ным отношением. Следовательно, фазовый сдвиг напряжения или ра­бочая фазовая постоянная усилителя определяются разностью фаз выход­ного и входного напряжений, а в пассивных четырехполюсниках -разностью фаз входного и выход­ного напряжений. При определении суммарной ФЧХ каскадно соединен­ных пассивных четырехполюсников и усилителей их фазовые сдвиги сум­мируются независимо от знака. Входное сопротивление усилителя

(см. рис. 10.1) 2ВХ = 2вхе^' = [/^ при синусоидальном входном на­пряжении.

Выходное сопротивление усили­теля 2ВЫХ = 2выхеЛ'.ь.> = V2/12-

Для обеспечения высокой ста­бильности характеристик в усилите­лях аппаратуры МКС применяется глубокая ООС. Для получения необ­ходимой устойчивости тип приме­няемых транзисторов выбирается так, чтобц в рабочей полосе частот реактивные составляющие его па­раметров были значительно меньше активных. При этом входные и вы­ходные сопротивления усилителей получаются также активными.

В тех случаях, когда усилитель работает на согласованные нагруз­ки, степень согласования определя­ется коэффициентом отражения (см. п. 7.8). Затухание асимметрии для симметричных входного и выходно­го сопротивлений также определя­ется соотношением (см-, п. 7.8).

Внутренние помехи и шумы уси­лителей вызываются в основном влиянием внешних электромагнит­ных полей на элементы схемы уси­лителя; пульсациями напряжения питания; термическими шумами ре­зисторов, входящих в схему усили­теля; собственными шумами тран­зисторов.

Первые два вида помех могут быть причиной паразитной модуля­ции усиливаемых сигналов напря­жением с частотой питающей сети или ее гармониками (см. п. 7.6). Од­нако влияние этих помех может быть снижено до любых малых ве­личин различными схемноконструктивными мероприятиями Шу­мовые помехи принципиально не­устранимы. Поэтому одной из ос­новных задач при разработке уси­лителя является обеспечение мини­мального уровня собственных шу­мов.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
105 Kb
Скачали:
0