|
| |
|
Слаботочка Книги уменьшается К. Значит, улучшение качества интегрирования сопровождается уменьилением коэффициента передачи напряжения, и при со сю коэффициент /С О, т. е. идеальное интегрирование вообше невозможно. Переходные процессы. Прямоугольный импульс напряжения и с амплитудой 11. и длительностью т, поданный на вход фильтра нижних частог (рис. 7.26, а), искажается за счет подавления гармонических составляющих высших частот. Искажения выражаются в растягивании фронта и среза импульса, поскольку они определяются высшими гармониками. На протяжении импульса (/ = О т) конденсатор С заряжается через сопротивление R, в результате чего выходное напряжение и возрастает по экспоненциальному закону (рис. 7.26, б). Зная, что падение напряжения на сопротивлении R равно иц = Urrfi~, имеем и,=и-и=и-и V = f/(l e (166) В момент времени t = % входное напряжение падает до нуля, после чего конденсатор с той же постоянной времени Тц разряжается по экспоненте. Фронт и срез импульса оказываются растянутыми. Подставляя в выражение (166) значение Uz ~ 0,9Um, получаем / = 2,3тц2, т. е. активная длительность фронта равна Тфа = 2,3тц2 = 2,3;С. (167) Эта формула справедлива и для активной длительности среза. Если постоянная времени фильтра мала (Тц2 - Тцз), то конденсатор быстро заряжается до величины и столь же быстро разряжается, благодаря чему фронт и срез импульса мало искажаются (Тфа = Тфа). при большем значснии постоянной времени (Тц = Тцз) длительность фронта и среза больше (тфа>тфа). Когда же Тц2-> оо (рис. 7.26, в), то выходное напряжение Мг весьма незначительно изменяется относительно постоянной составляющей Uq. При этом используется самый начальный участок экспоненты, который можно принять за прямую линию. Такое преобразование означает идеальное интегрирование прямоугольного импульса i. Для доказательства произведем обратное преобразование: продифференцируем линейно нарастающее за время т напряжение 2 и получим постоянное входное напряжение Ui = Um- Тем самым подтверждается, что, чем больше постоянная времени и соответственно меньше граничная частота фильтра нижних частот, тем больше {количественно и качественно) подавляется высших гармонических составляющих входного импульса и тем эффективнее его интегрирование. 7* 179 Часть вторая УСИЛЕНИЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ VIII УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ 51. Общие сведения Усилителем называется четырехполюсник, предназначенный для того, чтобы за счет энергии источника питания увеличить интенсивность колебаний, не изменяя по возможности их форму. Увеличение интенсивности выражается в усилении колебаний по напряжению, току или мощности. Соответственно различают усилители напряжения, тока и мощности. Следует заметить, что в усилителях напряжения и тока сигнал усиливается и по мощности, хотя это не определяется их назначением. Тем самым усилитель принципиально отличается от трансформатора или колебательного контура, которые способны повышать интенсивность колебаний только по напряжению или току, но не по мощности. Необходимая для усиления энергия поступает от источника питания обычно постоянного тока (рис. 8.1), вместе с тем ток в сопротивлении нагрузки усилителя Zh должен иметь форму усиливаемого сигнала. Следовательно, в усилителе должно происходить преобразование энергии и этим процессом должен управлять сигнал, подводимый ко входу усилителя. Источник сигнала, называемый иначе источником возбуждения, имеет э. д. с. Эх, внутреннее сопротивление и напряжение Ui. Преобразование осуществляется посредством электронной лампы, транзистора или другого нелинейного элемента, причем для управления ими источник возбуждения или совсем не расходует мощности или эта мощность очень мала. Что касается амплитуды напряжения сигнала Uim то ее, как правило, недостаточно для возбуждения той лампы (транзистора), которая непосредственно развивает заданную мощность в нагрузке усилителя Zh. Поэтому усилитель составляется из нескольких ступеней (каскадов), каждая из которых содержит все основные элементы, характерные для усилителя. Выходная ступень является усилителем мощности, предоконеч-ная может быть как усилителем напряжения, так и усилителем мощности (но меньшей, чем в выходном каскаде), а предварительные кас-180 кады предназначены для усиления напряжения до величины, обеспечивающей возбуждение следующей ступени. По характеру нагрузки усилители делятся на апериодические и избирательные. В первых сопротивление нагрузки значительно меньше зависит от частоты, чем во вторых. Усилители низкой частоты (УНЧ) обычно апериодические, так как они усиливают управляющие сигналы с шириной спектра /макс - /мин, значительно большей, чем минимальная частота этого спектра /мин-Наоборот, для спектра частот радиосигналов характерно неравенство /макс - /мин < /мин, И ПОЭТОМУ усилитсль высокой частоты  Усилитель Каскад предвари-\у тельного усиления Каскад предва/т тельного усиления 1- Каскад предварительного усиления Вь1лодной каскад Источник питания Рис. 8.1. Блок-схема усилителя. (УВЧ) должен быть избирательным. Это достигается тем, что в качестве нагрузки УВЧ используют колебательные контуры. Итак, усилитель содержит нелинейные и линейные элементы, а также источник питания. Иначе говоря, в общем случае усилитель является нелинейным активным четырехполюсником. Если же, как в усилителях напряжения или малой мощности, амплитуда возбуждения невелика и управляемый элемент полностью работает на прямолинейном участке вольтамперной характеристики, то усилитель становится линейным активным четырехполюсника. К нему можно применить принцип суперпозиции и все понятия, относящиеся к линейным пассивным четырехполюсникам. 52. Усилитель напряжения на сопротивлениях Рассмотрим усилитель напряжения на сопротивлениях, называемый иначе реостатным усилителем (рис. 8.2, а). Это апериодический линейный усилитель с нагрузкой анодной цепи в виде резистора ia- Напряжение возбуждения и в совокупности с постоянным напряжением 3g подводится к участку сетка - катод триода Л-. Так как управляющая сетка расположена ближе к катоду, чем анод, то даже небольшое изменение напряжения а> вызывает значитель- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [59] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |