В настоящее время на промежуточных и высоких частотах полосовые ограничители строятся на полупроводниковых диодах и транзисторах (с использованием операционных усилителей).
Схема простейшего диодного ограничителя изображена на рис. 4.9,а. Ограничитель относится к типу переключателя наличной мощности и хорошо работает при R<<Rl. При больших уровнях входного сигнала из-за диффузионной емкости диодов возможно накопление зарядов на р—n-переходах и равномерность амплитудной характеристики ухудшается. Применение р—i—n-диодов и каскадное включение ограничителей устраняют этот недостаток. Транзисторный ограничитель (рис. 4.9,б) при работе транзистора в токовом режиме позволяет получить высокую фазовую стабильность. Схема положена в основу ограничителей в интегральном исполнении.
На рис. 4.9,в показана схема, аналогичная рис. 4.9,а при использовании операционного усилителя. Величина Е0 — порог ограничителя.
Схемы ограничителей позволяют в области промежуточных частот получить при многокаскадном построении динамический диапазон ограничения 50—100 дБ при стабильности временных сдвигов сигналов порядка 0,4—2 не с сохранением равномерной характеристики.
Амплитудно-частотные характеристики полосовых ограничителей, как правило, формируются фильтрами сосредоточенной избирательности, включенными на входе и выходе усилителя-ограничителя.
При приеме сложномодулированных сигналов с выхода ограничителя сигналы могут подаваться на систему корреляционной обработки или согласованный фильтр.
Таким образом, основными техническими параметрами усилителей-ограничителей являются (несущая частота, уровень ограничения, динамический диапазон постоянства амплитудной характеристики и величина смещения перехода фазы через нуль в дина-
мическом диапазоне входного гармонического сигнала на несущей частоте. Важным параметром является коэффициент усиления при малом сигнале.
4.2. Усилители с логарифмической амплитудной характеристикой
4.2.1. Назначение и параметры
В целях повышения динамического диапазона приемного устройства наряду с рассмотренными выше регулировками усиления в приемном устройстве применяется УПЧ с переменным коэффициентом усиления. Усилительные свойства такого УПЧ оцениваются дифференциальным коэффициентом усиления КДиф, равным отношению бесконечно малого приращения выходного напряжения dUBых к бесконечно малому приращению входного напряжения dUBх .
Найдем для амплитудной характеристики УПЧ аналитическое выражение, дифференциальный коэффициент которого обратно пропорционален амплитуде входного напряжения, т. е.
или
где b — коэффициент пропорциональности.
После интегрирования этого уравнения получим следующее выражение для амплитудной характеристики УПЧ:
где С—постоянная интегрирования.
Следовательно, для того чтобы дифференциальный коэффициент усиления был обратно пропорциональным амплитуде входного сигнала, амплитудная характеристика УПЧ должна быть логарифмической.
На рис. 4.10 показан примерный вид логарифмической амплитудной характеристики (ЛАХ) — участок II—с линейным участком I в начале и -квазилинейным III в конце. Линейный участок I
необходим для обеспечения максимального усиления слабых сигналов. Граница линейного участка Uвх (начало логарифми-
ческого) выбирается равной максимальной амплитуде входного напряжения, при которой усилитель еще не перегружается. Верхняя граница логарифмического участка Uвх определяется максимальной амплитудой флюктуаций мешающих колебаний. УПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой, описываемо]"] выражением (4.6), позволяет сжимать амплитуды флюктуаций мешающих колебаний до уровня амплитуд внутреннего шума и тем самым предотвращать перегрузку приемного устройства, не теряя чувствительности после воздействия интенсивных помех.
Качество работы логарифмического УПЧ характеризуется следующими параметрами:
1) входным Uвх н и выходным Uвx н напряжениями, при которых начинается логарифмический участок амплитудной характеристики;
2) входным Uвх к и выходным Uвх к напряжениями, при которых заканчивается логарифмический участок амплитудной характеристики;
3) диапазоном
изменения амплитуд входного напряжения на ло
гарифмическом участке DBX = UBxk/Ubx h;
4) диапазоном
изменения
амплитуд выходного
напряжения
5) диапазоном сжатия амплитуд усиливаемого напряжения
При практической реализации усилителей с ЛАХ используются методы прямого синтеза характеристики (участок II рис. 4.10) путем создания нелинейной цели отрицательной обратной связи в каскадах УПЧ, а также использования каскадов с двойным усилением на основе комбинации ограничителя и повторителей напряжения, позволяющей заменить плавную амплитудную характеристику (рис. 4.10) линейно-ломанной, а дифференциальное усиление каскада одной ступенью с перепадом К1 и 1 (рис. 4.11).
4.2.2. Логарифмический УПЧ с нелинейным сопротивлением в нагрузке
В логарифмическом УПЧ с нелинейным сопротивлением в нагрузке уменьшение коэффициента усиления по мере роста усиливаемого напряжения достигается включением в нагрузку нелинейного сопротивления (рис. 4.12), изменяющегося по закону:
где R— сопротивление нагрузки усилителя в линейном режим*5.
|
DBX—динамический диапазон по входу. |
Из выражения (4.7) следует, что для получения ЛАХ в диапазоне DBX = 104-=-105 в одном каскаде нелинейное сопротивление в зависимости от величины входного напряжения должно изменяться в пределах от единиц килоом до десятых—сотых долей ома, что практически неосуществимо. Поэтому для получения ЛАХ в большом диапазоне входных напряжений необходимо включать нелинейные сопротивления в п каскадах УПЧ. При этом режим работы последовательно включенных каскадов выбирается таким образом, чтобы при любом значении входного напряжения в пределах заданного диапазона DBX лишь один из каскадов работал в логарифмическом режиме (участок II, рис. 4.10). Все предшествующие каскады для данного значения напряжения должны находиться в линейном режиме (участок I), а нее последующие— в квазилинейном (участок III). Иными словами, должно быть обеспечено строго поочередное вступление каскадов в логарифмический режим. Для этого необходимо и достаточно, чтобы динамический диапазон по входному напряжению, приходящийся на один каскад, DBX i был равен коэффициенту усиления каскада в линейном режиме.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.