На рис. 6.37, а изображена простейшая схема на транзисторном прерывателе. Если в данный момент времени сигнал несущей частоты закрывает транзистор (минус на базе) цепь между источником преобразуемого сигнала (еW,RW ) и нагрузкой (RН) оказывается разомкнутой. При подаче на базу транзистора положительного напряжения он открывается и цепь между источником преобразуемого сигнала и нагрузкой замыкается. При этом ток сигнала несущей частоты через внешние цепи преобразователя не протекает, так как его источник (еW,RW ) оказывается разомкнутым при закрытом транзисторе и закороченным - при открытом. Таким образом, эквивалентная схема этого преобразователя имеет вид, показанный на рис. 6.37, б. Она полностью совпадает с эквивалентной схемой балансного диодного преобразователя ( рис. 6.3). Следовательно, для данного транзисторного преобразователя справедливы все соотношения, полученные выше для балансного диодного.
Рис. 6.37. Простейшая схема преобразователя на транзисторном прерывателе (а), его эквивалентная схема (б) и схема преобразователя на транзисторной паре (в)
В транзисторном преобразователе ключевой режим достигается при токе сигнала несущей частоты примерно в КТ (коэффициенте усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером) раз меньшем, чем в балансном диодном. Поскольку КТ >>1, преимущество пассивного транзисторного преобразователя очевидно.
Ввиду конечного сопротивления как открытых, так и закрытых р-переходов в схеме на рис. 6.37, а наблюдается проникновение в нагрузку сигнала несущей частоты. Для устранения этого применяют схему, показанную на рис. 6.37, в, где пара идентичных транзисторов (выполненных обычно в виде микросборки) образует сбалансированный мост, к различным диагоналям которого подключены источник сигнала несущей частоты и внешние цепи преобразователя. Кроме того, транзисторная пара в открытом состоянии в отличие от одиночного транзистора имеет одинаковые сопротивления для тока преобразуемого сигнала любой полярности, что снижает нелинейные искажения преобразователя по сравнению с преобразователем на одиночном транзисторе.
Рассмотренный преобразователь, как уже отмечалось, соответствует последовательному балансному преобразователю на диодах. На рис. 6.38, а приведена схема транзисторного пассивного преобразователя, соответствующая двойному балансному. В этой схеме сигнал несущей частоты еw поочередно открывает транзисторы Т1 и Т2. При этом полуобмотки w1 и w2 трансформатора Тр1 поочередно подключаются к выходным клеммам. Таким образом, эквивалентная схема преобразователя имеет вид, показанный на рис. 6.38, б. Временная диаграмма выходного тока в данном случае совпадает с соответствующей диаграммой двойного балансного преобразователя (рис. 6.36, б). Справедливы также все соотношения, полученные ранее для двойного балансного преобразователя на диодах. Однако ключевой режим, а следовательно, и малые нелинейные искажения достигаются в рассматриваемом преобразователе при токах сигнала несущей в КТ раз меньших, чем в диодном. Дальнейшее снижение нелинейных искажений достигается путем введения в схему транзисторных пар (рис. 6.38, в). Следует отметить, что эта замена оказывается эффективной лишь при идентичности параметров всех четырех транзисторов, т.е. необходимо применение четырехтранзисторных микросборок.
Рис. 6.38. Схема транзисторного пассивного преобразователя, соответствующая
двойному балансному (а), его эквивалентная схема (б) и схема с применением
транзисторных пар (в)
Активные преобразователи
Активные преобразователи выполняются на нелинейных элементах, обладающих эффектом усиления. Наиболее широко в таких преобразователях используются транзисторы в режиме усиления. Как и пассивные транзисторные преобразователи, активные преобразователи не требуют больших токов от источников несущих частот. Они имеют малое рабочее затухание и в ряде случаев даже усиливают преобразуемые сигналы. Весьма важной
оказывается и возможность исключить в активных преобразователях влияние нагрузки на входное сопротивление, обеспечив тем самым высокую степень согласованности преобразователя с внешними цепями. Наконец, возможность охвата нелинейных элементов отрицательной ОС позволяет сделать нелинейные искажения преобразователя сколь угодно близкими к их теоретическому пределу.
Недостатки рассматриваемых преобразователей очевидны. Во-первых, их конструкция относительно сложна и менее технологична, во-вторых, они требуют подачи питающих напряжений, что существенно увеличивает опасность паразитной модуляции преобразуемых сигналов гармониками пульсаций напряжения питания. Тем не менее данные преобразователи находят применение в аппаратуре СП.
На рис. 6.39, а показана незначительно упрощенная схема балансного активного преобразователя, который используется в унифицированной аппаратуре преобразования первичных групп каналов. При прохождении положительной полуволны сигнала несущей частоты иw оба транзистора оказываются закрыты и выходной ток преобразователя равен нулю. При отрицательной полуволне транзисторы открыты и преобразователь представляет собой двухтактный каскад усиления преобразуемого сигнала иwусилительные элементы которого работают в классе А (без отсечки усиливаемого сигнала). Таким образом, работа данного преобразователя может быть отображена эквивалентной схемой, показанной на рис. 6.39, б.
Рис. 6.39. Упрощенная схема активного балансного преобразователя(а) и его эквивалентная схема(б)
Сравнивая эту схему со схемой балансного диодного преобразователя (см. рис. 6.31), видим, что формы временных диаграмм выходных токов в них должны совпадать. Это говорит об одинаковом спектральном составе преобразованных сигналов. Рабочее затухание активного преобразователя будет меньше затухания пассивного на величину усиления двухтактного каскада по мощности. Резисторы Rэ1 = RЭ2 =Rэ в схеме на рис. 6.39, а обеспечивают отрицательную МОС в плечах каскада усиления, в результате которой выравниваются усиления плеч (снижаются тем самым нелинейные искажения) и возрастает их входное сопротивление (RвхТ /2 ). Это позволяет сделать входное сопротивление преобразователя зависящим только от сопротивления шунта RШ1 , обеспечив тем самым высокую степень согласования с источником преобразуемого сигнала. Выходное сопротивление преобразователя также определяется сопротивлением шунта RШ2 следовательно, тоже может быть хорошо согласовано с сопротивлением нагрузки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.