Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, страница 11

щения на выходе каскада оказываются существенно сниженными (в идеальном каскаде полностью подавленными) по сравнению с полезным сигналом, являющимся дифференциальным. Использование дифференциальных каскадов - один из наиболее эффективных способов борьбы с известным явлением, получившим название «дрейфа нуля» усилителя.

    В двухтактных выходных каскадах, т. е. в УМ (рис. 6.22), применяются транзисторы как с одинаковыми, так и с противоположными типами проводимости. В последнем случае транзисторы образуют так называемые комплементарные пары (все параметры транзисторов пары, кроме типа проводимости, одинаковы), использование которых позволяет снизить нелинейные искажения. На рис. 6.24 показана упрощенная схема УМ на комплементарной паре.

    Освоен выпуск различных типов ОУ специального назначения, например:

    прецизионные, обладающие очень большим коэффициентом усиления, малым уровнем дрейфа нуля и шумов;

    быстродействующие, позволяющие усиливать широкополосные и импульсные сигналы со скоростью нарастания выходного

напряжения 50 В/мкс и более;

    микромощные, потребляющие от источников питания ток менее 0,1 мА;

    мощные и высоковольтные, имеющие выходные токи до 1 А и способные работать от «высоковольтных» источников (до  27 8), и др.

Следует иметь в виду, что усилитель на ИС содержит собственно интегральную схему (или схемы), источник питания и внешние цепи, которые в основном используются для введения ОС и коррекции частотных характеристик усилителя. В качестве примера на рис. 6.25 приведены структурные схемы ОУ с различными видами ОС. На рис. 6.25, а показана схема усилителя напряжения с ОС, последовательной по входу и параллельной по выходу. Схема имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное,   а   коэффициент   передачи   по   напряжению

.На рис. 6.25, б представлена схема усилителя тока с ОС, параллельной по входу и последовательной по выходу. Эта схема имеет низкое входное сопротивление и высокое выходное, а коэффициент передачи по току

Рис. 6.24. Схема двух-             Рис. 6.25. Схемы операционных усилителей:

тактного выходного кас-          а-усилитель напряжения с последовательной по входу и парал                           

 када (УМ) на компле-                  лельной по выходу ОС; бусилитель тока с параллельной по

ментарной паре                        входу и последовательной по выходу

Корректирующие цепи вводятся в основном для обеспечения устойчивосги усилителя в области высоких частот. На других частотах в коррекции нет особой необходимости, так как коэффициент передачи усилителей на ИС в рабочем диапазоне частот и ниже его (вплоть до нулевой частоты) практически неизменен, что гарантирует отсутствие возможности захвата критической точки низкочастотной частью годографа.

Специальные типы усилителей

    В различных узлах оборудования СП требуется применение усилителей, имеющих ряд существенных особенностей по сравнению с групповыми усилителями, на которые обращалось основное внимание выше. Рассмотрим принципы построения некоторых типов специальных усилителей.

    Усилители постоянного тока (УПТ) используются для усиления медленно изменяющихся сигналов в устройствах электропитания, автоматического регулирования, измерения и т. д. Благодаря непосредственным связям между каскадами коэффициент усиления УПТ практически равен номинальному даже при =0.

    Под влиянием температуры и колебаний напряжения питания

происходит медленное самопроизвольное изменение (дрейф) исходного (нулевого) выходного напряжения.

    По способу компенсации дрейфа различают усилители с непосредственныими связями (УПТ-НС), усилители с преобразованием сигнала (УПТ-Пр) и усилители с периодической компенсацией дрейфа нуля (УПТ-К). В УПТ-НС уровень дрейфа снижается за счет использования балансных и дифференциальных каскадов. В УПТ-К для компенсации дрейфа нуля используется некоторый запоминающий элемент (например, конденсатор), на котором запоминается напряжение, соответствующее  сдвигу нуля в момент компенсации, а затем этот элемент периодически включается ко входному каскаду со знаком, противоположным сдвигу.

Рис. 6.26. Структурная схема усилителя постоянного тока с преобразованием сигнала УПТ-Пр

При повышенных требованиях к стабильности выходного напряжения используются усилители УПТ-Пр, преобразующие сигналы постоянного тока или медленно меняющиеся сигналы в напряжение сравнительно высокой частоты (до десятков килогерц), которые достаточно просто усилить без внесения дополнительных искажений.

    Структурная схема усилителя УПТ-Пр с использованием модулятора (М) и демодулятора (ДМ) балансного типа приведена на рис. 6.26. Усиливаемый сигнал и сигнал опорной частоты  от генератора опорной частоты (ГОЧ) поступают на модулятор, на выходе которого формируется амплитудно-модулированный сигнал, содержащий частоты . Модулированный сигнал усиливается усилителем Ус₁ с коэффициентом усиления К₁ .После демодуляции с помощью фильтра (Ф) выделяется усиленный исходный сигнал. Если на выходе фильтра не обеспечивается необходимая мощность сигнала, то включают дополнительный усилитель Ус₂ с коэффициентом усиления К₂ (обычно УПТ-НС).

    Таким образом, в УПТ-Пр усиление на постоянном токе заменяется бездрейфовым усилением на переменном токе. Если выбрать К₁>> К₂ то величиной дрейфа, вносимой усилителем Ус₂ можно пренебречь. Дрейф будет в основном определяться нестабильностью параметров модулятора и демодулятора и в современных схемах может быть доведен до десятых и сотых долей микровольт на градус.

    В УПТ для гальванической развязки каскадов и вспомогательных цепей (например, цепей внешней ОС) могут использоваться оптронные пары, содержащие пару «светодиод – фотодиод». Возможный вариант применения оптронов для межкаскадной связи и в цепи внешней ОС в усилителе, выполненном на ОУ, показан на рис. 6.27. Оптрон является элементом связи между ступенями усиления Ус₁ и Ус₂. Ток, протекающий через светодиод оптрона VD₂ вызывает изменение яркости его свечения, что будет приводить к соответствующему изменению возбуждаемого в фотодиоде оптрона фототока, который управляет работой второй ступени.