Широкополосных усилителей

Усилитель постоянного тока (УПТ) на базе дифференциального каскада ( 9.1) широко используется в операционных и широкополосных усилителях общего применения на дискретной элементной базе и в интегральном исполнении. В свою очередь,

В усилителях звуковых частот /н»20 Гц и /в« ж 15 кГц; в широкополосных усилителях fB может достигать десятков МГц; в частотно-избирательных усилителях /н~/в и для высокочастотных вариантов может достигать сотен МГц; в усилителях постоянного тока /н = 0, а /в может составлять несколько десятков МГц.

Наибольшее распространение в широкополосных усилителях получила схема параллельной высокочастотно"! коррекции ( 6.20, а). Последовательно с нагрузочным резистором Ra включена катушка индуктивности La, образующая совместно с емкостью С0 параллельный колебательный контур, резонансная частота которого находится в области высших частот. Резонансное сопротивление параллельного колебательного контура становится очень большим:

В широкополосных усилителях высокой и промежуточной частоты, работающих на частотах в десятки мегагерц, протекающие в поверхностном слое корпуса токи могут быть причиной значительного ухудшения устойчивости усилителя.

В § 7.3 будет показано, что отрицательная обратная связь позволяет уменьшить все виды искажений, возникающие в усилителях, в том числе частотные и фазовые. В широкополосных усилителях используют цепи параллельной отрицательной обратной связи в паре каскадов или комплексной отрицательной обратной связи в каждом каскаде усилителя.

16. Какие колебательные системы применяют в широкополосных усилителях?

17. Какие виды частотной коррекции используют в широкополосных усилителях?

Это произведение носит название коффициента широко-полосности. Из формулы (2.19) видно, что коэффициент широ-кополосности зависит от крутизны усилительной лампы и междуэлектродных емкостей. Очевидно, что чем выше коэффициент ши-рокополосноети лампы, тем большее усиление можно получить при заданной ширине полосы частот. Следовательно, лампы, предназначенные для работы в широкополосных усилителях, должны иметь максимально возможное отношение крутизны к сумме входной и выходной емкостей.

Влияние входной емкости в схеме с ОС незначительно, так как она шунтирует небольшую по величине активную составляющую входного сопротивления. Поэтому в усилителе с ОС полное входное сопротивление слабо изменяется в широком диапазоне частот, что позволяет применять эту схему в широкополосных усилителях.

В широкополосных усилителях, как правило, усилительные приборы (транзисторы, лампы и др.) обеспечивают (при правильном выборе нагрузки) выполнение следующих неравенств:

В практике физического эксперимента, в радиолокации, в радиотелеметрии, телевидении приходится усиливать сигналы сложной формы, имеющие спектр, занимающий широкую полосу частот. Для подобных сигналов конструируются так называемые широкопо-лссные усилители. Конечно, при этом сохраняется необходимость иметь достаточно большой коэффициент усиления. Очевидно, что в широкополосных усилителях желательно использовать фильтры высоких частот с наиболее широкой полосой пропускания при простой конструкции. Поставленным условиям удовлетворяют фильтры, изображенные на 6.1 и 6.2. Рассмотрим характеристики приведенных усилителей (являющихся типичными) более подробно.

Вольтметры с предварительным усилителем ( 10.6, б) имеют более высокую чувствительность (несколько микровольт), но более узкий диапазон частот (до 30 МГц) из-за трудностей создания широкополосных усилителей.

На схемотехнические решения широкополосных усилителей, особенно высокочастотных, влияют недостатки, присущие интегральному исполнению. Наиболее существенный из них — отсутствие индуктивных элементов, конденсаторов большой емкости и сопрягающих трансформаторов в интегральной форме.

Однокаскадные усилители. При построении широкополосных усилителей используют два основных типа обратных связей: шунтирующую, или параллельную, и последовательную.

На 2.15, а, б приведены схемы однокаскадных широкополосных усилителей с обратными связями упомянутых типов. При параллельной обратной связи усилитель имеет низкое входное сопротивление и работает от источников входного сигнала с высоким внутренним сопротивлением. При последовательной обратной связи входное сопротивление усилителя велико, усилитель больше подходит для

2.15. Схемы однокаскадных широкополосных усилителей:

В интегральных схемах широкополосных усилителей все каскады связаны по постоянному току из-за отсутствия трудно реализуемых конденсаторов большой емкости. При этом возникает проблема согласования постоянной составляющей выходного напряжения предыдущего каскада с постоянной составляющей входного напряжения последующего каскада.

Усилители на основе балансных схем. Существенного улучшения характеристик широкополосных усилителей в интегральном исполнении удается достичь, отказавшись от принципа каскадирования одиночных каскадов, охвачен-

В качестве входного каскада такого типа усилителей используют простейшие схемы балансного типа — ДУ. Улучшение динамических характеристик ДУ по сравнению с элементарными усилительными каскадами происходит за счет стабилизации режима его работы генератором тока. При построении интегральных широкополосных усилителей каскады усилителей тока имеют определенные преимущества перед усилителями напряжения, так как в основном паразитные элементы в ИМС представляют собой емкости. Ширина полосы пропускания может быть увеличена, если применяют элементарные усилители тока, а не усилители напряжения, так как при этом можно избегать больших перепадов напряжений на паразитных емкостях. Даже в тех случаях, когда необходимо осуществить усиление напряжения, целесообразно напряжение входного сигнала преобразовать в ток, затем усилить его с помощью нескольких каскадов усилителей тока, после чего на выходе усилителя снова преобразовать ток в напряжение. На 2. 18 приведена схема входного каскада усилителя тока с взаимными связями. Входные сигналы подаются от двух источников тока /ВХ1 и /ВХ2 :

рактеристик широкополосных усилителей, высокой равномерности частотных характеристик тракта передачи и низкого коэффициента шума усилителей, высококачественного согласования элементов системы с коаксиальным кабелем и т. п. С этой целью, например, отдельные типы магистральных усилителей снабжаются устройствами автоматической регулировки усиления (АРУ), которые компенсируют температурную нестабильность затухания кабеля. Для работы АРУ применяют пилот-сигналы, которые вводятся в групповой сигнал на ГС. По магистральным линиям осуществляется также дистанционная подача питающего напряжения для усилителей.

При расчете усилителей низкой частоты или широкополосных усилителей особо выделяют коэффициент усиления на средних звуковых частотах порядка 200 -т- 2000 гц. Коэффициент усиления на средних частотах пишут с индексом «нуль», например Кои, K0i> Kop и часто называют номинальным коэффициентом усиления по напряжению, току или мощности. В усилителях низкой частоты часто оставляют только один индекс «нуль» (/<о), подразумевая под этим коэффициент усиления по напряжению на средних звуковых частотах.

ного коэффициента усиления К/Кп} от частоты усиливаемого сигнала / (см. 6.3). Для усилителей низкой частоты (кривая /) и широкополосных усилителей (кривая 2) частоту откладывают по оси абсцисс в логарифмическом масштабе ( 6.4, а). Для резонансных и полосовых усилителей частоту откладывают по оси абсцисс в линейном масштабе ( 6.4, б, в).