Электроника в вопросах и ответах - И. Хабловски

Рис. 9.13. Амплитудные характеристики асинхронного усилителя с тремя расстроенными контурами:

1, 2, 3 — отдельных каскадов; 4 — результирующая характеристика

На основании рассмотренных случаев можно сделать вывод, что в многорезонансном усилителе для получения симметричной амплитудно-частотной характеристики отдельные каскады должны быть сгруппированы в пары с одинаковой добротностью и резонансными частотами, симметричными относительно средней частоты fэ. При нечетном числе каскадов один из них должен быть настроен на среднюю частоту f0.

В результате расстройки контуров в многокаскадном усилителе получают усилитель, полосовые свойства и форма частотной характеристики которого соответствуют каскадам с двух-, трех- и n-звенными фильтрами. Что касается усиления, то оно больше, чем усиление синхронной схемы, имеющей ту же самую ширину полосы пропускания.

Как работает усилитель с расстроенными двухзвенными фильтрами?

При каскадном включении усилительных каскадов с двухзвенными фильтрами происходит, как известно, уменьшение результирующей ширины полосы пропускания усилителя, в связи с чем для получения заданной ширины полосы каждый каскад должен иметь соответственно бóльшую полосу. Это отрицательно влияет на общий коэффициент усиления всего усилителя.

Для поддержания на максимальной уровне произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания применяют метод различного формирования характеристик отдельных каскадов, так чтобы при их пересчете результирующая характеристика была максимально плоской. По аналогии с многорезонансными усилителями (с расстроенными контурами) этот метод называют методом расстройки полосовых фильтров, хотя он основан не на настройке отдельных фильтров на разные частоты, а лишь в обеспечении у них разного затухания.

Способ получения максимально плоской амплитудной характеристики из трех различных характеристик отдельных каскадов в трехкаскадном усилителе с двухзвенными фильтрами показан на рис. 9.14. Видно, что в одном из каскадов фильтр имеет оптимальную связь, в другом — сильнее оптимальной, в третьем — более слабую, чем оптимальная.

Рис. 9.14. Амплитудные характеристики с тремя двухзвенными фильтрами при различной связи:

1 — X < Xопт; 2 — X = Xопт; 3 — X > Xопт; 4 — результирующая характеристика

Что такое усилители высокой и промежуточной частот?

Усилители высокой и промежуточной частот являются полосовыми усилителями, применяемыми в приемных устройствах, например в радиоприемнике, телевизоре, радиолокационном приемнике и т. п., которые работают на принципе преобразования частоты (см. гл.11).

Усилитель высокой частоты служит для усиления слабых сигналов, принятых антенной, и поэтому должен иметь малые шумы. Ширина полосы пропускания усилителя высокой частоты может быть различной в зависимости от назначения приемника: от нескольких килогерц в радиовещательном приемнике сигналов с амплитудной модуляцией до нескольких мегагерц в телевизионном приемнике. Усилители высокой частоты обычно являются настраиваемыми.

Усилители промежуточной частоты служат для усиления сигнала промежуточной частоты, полученной в результате преобразования сигнала высокой частоты. Основными параметрами этого усилителя являются коэффициент усиления и избирательность. Последняя обеспечивается путем соответствующего подбора фильтров. Например, в телевизионном приемнике — это многозвенные фильтры или расстроенные двухзвенные фильтры, которые являются нагрузкой отдельных каскадов многокаскадного усилителя.

Что такое резонансный усилитель, работающий в режиме класса С?

Резонансный усилитель класса С является высокочастотным усилителем мощности, предназначенным прежде всего для усиления несущей частоты передатчиков. В зависимости от типа передатчика усилители класса С обеспечивают мощности от нескольких ватт до нескольких сотен киловатт. Нагрузкой усилителя обычно служит соответствующим образом согласованная передающая антенна.

Усилитель класса С может быть создан на транзисторе или на лампе, причем выбор одного из этих активных элементов зависит от вида устройства и заданной выходной мощности. Самые мощные усилители обычно выполняют на лампах.

Как работает усилитель класса С?

Схема усилителя мощности класса С похожа на схему резонансного усилителя напряжения. Рассмотрим ламповую схему, представленную на рис. 9.15.

Рис. 9.15. Усилитель мощности класса С

Анодное напряжение подводится через дроссель высокой частоты, а резонансный контур развязан от анода конденсатором. Передача мощности в нагрузку осуществляется обычно на принципе использования индуктивной связи. Одновременно эта связь служит для энергетического согласования нагрузки с лампой.

Принципиальная разница между усилителем напряжения и усилителем мощности класса С состоит в том, что лампа в усилителе мощности работает при большем отрицательном напряжении на сетке, чем напряжение отсечки анодного тока. В результате, если на сетку подастся переменное напряжение, анодный ток будет протекать в виде импульсов, длительность которых меньше половины периода частоты напряжения, подведенного к сетке. Из-за того что резонансный контур настроен на частоту возбуждающего усилитель напряжения, усиливаться будет лишь основная составляющая возбуждающего напряжения. Поскольку высшие гармоники этого напряжения сильно подавляются резонансным контуром, напряжение на контуре имеет синусоидальную форму, а его частота равна частоте возбуждающего напряжения.

Отрицательное постоянное напряжение на сетке обычно получают в схеме так называемого «динамического минуса», возникающего благодаря протеканию сеточного тока, который заряжает конденсатор Сс. Конденсатор Сс разряжается через резистор Rc. Если постоянная времени RcCc велика по сравнению с периодом управляющего напряжения, постоянное отрицательное напряжение на сетке почти равно амплитуде управляющего напряжения.

Какое основное преимущество усилителя класса С?

Основным преимуществом усилителя класса С является его высокий КПД, равный отношению выделенной в нагрузке мощности к мощности, подводимой от источника питания.

Высокий КПД усилителя класса С является результатом того, что анодный ток протекает импульсами в моменты, когда мгновенное падение напряжения на лампе мало. Коэффициент полезного действия тем выше, чем меньше та часть периода, в течение которой протекает ток. Если время протекания тоже очень мало, КПД может приближаться к 100 %. Одновременно снижается отдаваемая выходная мощность. Поэтому обычно выбирается компромисс между высоким КПД и отдаваемой мощностью, в связи с чем получаемые на практике значения КПД лежат в пределах 60–80 %.

Высокий КПД усилителя класса С имеет существенное значение при больших мощностях, когда КПД 1 % может соответствовать киловаттам подведенной к усилителю мощности.

Что такое умножитель частоты?

Умножитель частоты — разновидность усилителя класса С, в котором анодный резонансный контур настроен на другую частоту, отличную от частоты возбуждающего напряжения. Поскольку импульсы анодного тока усилителя класса С содержат много гармоник, путем соответствующей настройки анодного контура, например на вторую или третью гармонику, можно получить на выходе усилителя полезную мощность с удвоенной или утроенной частотой возбуждающего напряжения.

Умножители частоты часто используются в измерительных генераторах, устройствах радиосвязи и передатчиках.

Глава 10

ГЕНЕРАТОРЫ

Что такое генератор?

Генератор — это устройство, служащее для генерирования переменных колебаний без подведения извне какого-либо возбуждающего сигнала. По существу генератор преобразует энергию постоянного тока в энергию переменного тока[23].

На какие основные группы можно разделить генераторы?

Генераторы в зависимости от формы генерируемого колебания могут быть разделены на две основные группы. Различают генераторы синусоидальных и несинусондальных колебаний (например, прямоугольных, треугольных колебаний и т. п.). Последние известны под названием релаксационных генераторов.