Главная - Литература

0 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] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

напряжения отсечки ограничивается и отсутствует в выходном сигнале. Если величина сигнала велика по сравнению с напряжением смещения, требуемого для отсечки анодного тока, то основная часть входного сигнала будет находиться в области отсечки лампы. Уровень ограничения и усиление пропорциональны напряжению Еа. Так как часто данные по току управляющей сетки и анодному току при низких напряжениях на экранирующей сетке отсутствуют, то параметры схемы для получения оптимальных характеристик наилучшим образом определяются экспериментально.


utvz

Рис 12-11. Схема ограничителя с катодной связью

Схема ограничителя с катодной связью. Схема высококачественного ограничителя такого типа приведена на рис. 12-11. При достаточной отрицательной амплитуде входного сигнала для запирания лампы Лх дальнейшее повышение отрицательного входного сигнала не передается на лампу Л2. Когда вследствие положительного скачка входного сигнала напряжение на катоде Превышает потенциал запирания лампы Л», то дальнейшее повышение амплитуды входного сигнала на выход не передается. Заземление сетки лампы Л* сводит к минимуму прохождение емкостным путем сигналов, превышающих предельные уровни.

Рабочие напряжения в состоянии покоя и усиление сигнала до ограничения могут быть определены графическим способом, описанным в § 3-16. В результате действия положительного входного сигнала + ив%, вызывающего ограничение, повышается потенциал катода до величины, вызывающей запирание лампы Л3. Напряжение на аноде лампы Л2 при запирании равно £а - UK«, где с/к2 - потенциал катода при запирании, равный абсолютной величине напряжения £Ус.о2 отсечки лампы Л2. Напряжение £/с.о2 можно определить экспериментально, выбрав величину смещения - с/к2, обусловливающую отсечку анодного тока прн напряжении на аноде £а - с7к2. После определения сУк2 иа семействе анодных характеристик лампы Лх можно провести линию нагрузки с крутизной - i/RK. Положительное входное напряжение + ивх лампы Лх, обусловливающее запирание лампы Л2, равно с/к2- £/с11, где Uc, - напряжение смещения, соответствующее анодному току (/к. ?к на линии нагрузки лампы JIV Для определения отрицательного входного

сигнала - ивх, вызывающего ограничение, нужно знать потенциал катода ограничителя при запертой лампе Лх. Необходимо на семействе анодных характеристик лампы Л2 провести кривую напряжения смещения (см. § 3-3 а) и нагрузочную кривую с крутизной -1/(°к + + /?а). Точка пересечения этих кривых определяет ток (2 через сопротивление RK при запертой лампе Лг. Напряжение на аноде лампы Лх при запирании равно £а -RKi«. Напряжение отсечки Uc.ol, соответствующее напряжению на аноде, можно определить из ламповых характеристик. Отрицательный входной сигнал - ивх, вызывающий ограничение, имеет величину - \UC,01\ +/?к(2. Размах напряжения ограниченного выходного сигнала ивых имеет величину (2/?d.

Каскадные ограничители. Каскадные ограничители позволяют получить относительно хорошее ограничение Показатель качества каскадного ограничителя равен произведению показателей отдельных каскадов. При небольших сигналах ниже уровня ограничения нормальный коэффициент усиления выражается соотношением между крутизной выходного сигнала и входным напряжением При увеличении уровня сигнала ограничение обычно прежде всего происходит в оконечном каскаде. Для данного входного уровня общий показатель качества пропорционален показателю качества последнего каскада. При дальнейшем повышении уровня сигнала ограничение начнется в следующем, близком к последнему каскаде и т. д до тех пор, пока ограничение не будет происходить во всех каскадах. Для укачанных больших уровней входного сигнала отношение увеличения приращения выходного напряжения к увеличению приращения входного напряжения очень близко к нулю.

12-2 д. Генераторы прямоугольных колебаний. Для специальных целей иногда необходимо получить напряжение прямоугольной формы. В общем случае, при подаче на вход любого усилителя чрезмерно больших сигналов, на выходе формируется прямоугольный сигнал. Факторы, определяющие относительную прямоугольность сигнала, связаны с характеристиками входного сигнала, характеристиками ограничивающего устройства и ши-рокополосностью системы. Сделав допущения, что:

1) на вход усилителя подается синусоидальный сигнал достаточной амплитуды для получения ограничения;

2) сдвиг рабочих точек в различных каскадах отсутствует;

3) ширина полосы усилителя является бесконечной, можно определить время нарастания прямоугольного выходного сигнала следующим образом.

7"=-,sin- 5Р-, (12-11)

где К-коэффициент усиления усилителя; иш - эффективное значение напряжения входного синусоидального напряжения;

ивьа - размах напряжения выходного прямоугольного сигнала;



/ - частота входного синусоидального сигнала;

Т - время нарастания между точками, соответствующими 10 и 90% размаха выходного напряжения.

Влияние сеточного тока можно уменьшить, если обеспечить связь по постоянному току или включить последовательно с сетками сопротивление для ограничения сеточного тока. Так как качество выходного прямоугольного сигнала зависит от ширины полосы пропускания схемы, то величина ограничивающих сопротивлений не должна быть чрезмерной. Обычно на практике частотная характеристика )силителя между точками половинной мощности лежит приблизительно в пределах 0,1/- 10/

При применении усилителя для усиления входного прямоугольного сигнала вместо ограничения входного синусоидального сигнала время нарастания выходного прямоугольного сигнала определяется выражением

Т= УТТ+Ц, (12-12)

где Т - время нарастания в секундах между точками, соответствующими 10 и 90% размаха напряжения выходного прямоугольного сигнала; Tt - время нарастания в секундах между точками, соответствующими 10 и 90% размаха напряжения входного прямоугольного сигнала; Тц - время нарастания в секундах выходного прямоугольного сигнала между точками, соответствующими 10 и 90% при идеальном входном прямоуголь-

„ 0,35 ном сигнале 1 « = -р- ;

Р - ширина полосы усилителя, гц.

(Примечание. При наличии в усилителе компенсирующего устройства величина Т2 будет несколько большей.)

на вход межкаскадной RC цепи подается периодический однополярный сигнал, то на выходе получится биполярный сигнал, а средняя величина выходного напряжения будет равна нулю. Действие конденсатора связи выражается в устранении постоянной составляющей входного сигнала. Процесс прохождения прямоугольных сигналов через цепь RC представлен на рис. 12-12. При одинаковой длительности

"та

Вход


St,H,

-и/Ю-

Рис. 12-12. Передача периодических прямо;, i ольных

сигналов через цепь RC. Амплитуда положительного выходного сигнала = = un (п -\- 1), амплитуда отрицательного выходного сигнала - и (п -f- О, где п ~ tlty.

12-3. ФИКСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Фиксирующие устройства обычно применяются для следующих целей.

1) установления заданного постоянного уровня сигнала, прошедшего через реактивный элемент связи (например, конденсатор или трансформатор);

2) предотвращения смещения рабочей точки усилителя, обусловленного амплитудой или формой сшнала;

3) периодического выбора мгновенного значения переменного потенциала и

4) сохранения заданной минимальной или максимальной величины напряжения в схеме.

Указанные задачи решаются с помощью быстродействующего переключателя, в качестве которого обычно используется диод или триод. Фиксирующая схема специального вида может применяться для мгновенного выбора любого сигнала.

12-3 а. Восстановление постоянной составляющей. В ламповых схемах наиболее часто в качестве межкаскадной связи применяется Цепочка RC, как показано на рис. 12-12. Если

положительных и отрицательных частей выход- ной сигнал состоит из одинаковых по амплитуде положительных и отрицательных перепадов напряжений. При неодинаковых длительных положительных и отрицательных перепадах напряжений соотношение между величинами положительного и отрицательного перепадов напряжений обратно пропорционально отношению длительностей. Для сложных периодических сигналов пиковые положительные и отрицательные выходные напряжения могут быть определены графическим путем. При этом ось нулевого напряжения располагается таким образом, что площади выше и ниже ее равны между собой.

Диаграммы, приведенные на рис. 12-12, показывают, что в тех случаях, когда входной сигнал имеет резко выраженную несимметричность в отношении длительности, пиковая амплитуда выходного сигнала, измеренная от нулевого уровня (потенциала земли), очень близка к амплитуде размаха входного сигнала. Полярность выходного сигнала зависит от направления временной асимметрии. Следовательно, если асимметрия изменяется от одного



крайнего положения до другого, то пределы выходных напряжений будут почти вдвое больше размаха входного сигнала. Во многих схемах смещение рабочей области недопустимо, так как для следующей входной цепи потребуется чрезмерный динамический диапазон. Другим нежелательным свойством, связанным с указанным смещением, является возможность чрезмерного изменения коэффициента усиления следующих каскадов усиления Поэтому, когда амплитуда сигнала достаточно велика и занимает основную часть рабочей области сетки или когда необходимо предотвратить изменение коэффициента усиления, связанное со смещением рабочей точки, желательно использовать фиксирующую схему. При этом все сигналы должны быть однополярными.


Рис 12-13. Простейшие фиксирующие устройства на диодах.

На рис. 12-13, а приведена простейшая фиксирующая схема, в которой конденсатор заряжается через низкое сопротивление диода и разряжается через значительно большее сопротивление R. Таким образом, напряжение ивых достигает такого положительного значения относительно потенциала земли, которого достаточно только для восстановления заряда конденсатора, стекающего через сопротивление R в течение отрицательного полупериода напряжения. Если сопротивление R очень велико по сравнению с сопротивлением диода, то ток диода будет небольшим. Можно получить хорошее фиксирование при малом искажении сигнала, если сопротивление R значительно больше сопротивления днода и постоянная времени RC очень велика по сравнению с интервалом, в течение которого сигнал отклоняется от фиксированной опорной линии. Зажимы диода на рис. 12-3, а можно переключить, обеспечив таким образом фиксирование большей части отрицательного выброса сигнала на уровне потенциала земли.

Часто выдвигается требование усиления однополярного сигнала переменной амплитуды без применения усилителя со связью по постоянному току. Это требование может быть удовлетворено путем усиления сигнала в уси-

лителе с RC связью и восстановления одно-полярного характера сигнала в выходном каскаде с помощью фиксирующего устройства. Опорное напряжение для сигнала устанавливается с помощью фиксирующего напряжения U (рис. 12-13, б). Полярность U может быть как положительной, так и отрицательной.

Необходимо проявить осторожность при использовании фиксирующих устройств в тех случаях, когда сигнал сопровождается шумами. Пики шумов, проходящие через диод, могут вызвать смещение сигнала из желаемой рабочей области усилителя. В фиксирующих устройствах часто вместо ламповых диодов применяются полупроводниковые приборы, например германиевые и кремниевые диоды, в связи с их небольшими размерами и отсутствием влияния эффекта Эдисона (см. § 2-3 д). Однако в некоторых случаях применения германиевые диоды могут оказаться неудовлетворительными из-за нх относительного малого обратного сопротивления. Так как сопротивление цепи R шунтируется обратным сопротивлением диода во время действия сигнала, когда ламповый диод заперт, то обратное сопротивление может ограничивать действующее значение R схемы. При приложении к кристаллическому диоду повышающегося обратного напряжения обратный ток остается существенно постоянным, что указывает на увеличение обратного сопротивления при повышении обратного напряжения. Однако, начиная с некоторого более высокого значения обратного напряжения, ток диода будет значительно увеличиваться при дальнейшем увеличении обратного напряжения, что указывает на уменьшение обратного сопротивления диода. В случае плоскостных диодов уменьшение носит нарастающий характер. Уменьшение обратного сопротивления описывается в основном ступенчатой функцией. Соответствующая область называется областью Ценера. В диодах точечно-контактного типа обычно до достижения области Ценера происходит значительный нагрев. Это объясняется более постепенным уменьшением обратного сопротивления, так как при повышении температуры увеличивается энергетический уровень внутри диода и, следовательно, проводимость в обратном направлении. Нагрев в точечно-контактных диодах может вызвать разрушение диода до достижения области Ценера. В различных кристаллах германиевого типа максимальное обратное сопротивление обычно находится в пределах от величины меньше 100 ООО ом до нескольких мегом и представляет собой обратную экспоненциальную функцию температуры. Обратное сопротивление кремниевых диодов значительно выше, чем германиевых. Таким образом, трудность, связанная с низким обратным сопротивлением, в случае применения кремниевых диодов обычно устраняется. Дополнительное ограничение кристаллических диодов обусловливается изменением обратного сопротивления со временем, которое существует при переходе от режима прямою напряжения кристаллического диода к режиму обратного напряжения В момент перехода от режима прямого напряжения к режиму обратного напряжения диод обладает двусторонней проводимостью и его прямое и обрат-



0 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] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0089