Свежие записи
- Диодные ограничители
- На переключательной характеристике
- Быстродействие ИКН
- Увеличение числа высокодобротных звеньев
- В схеме с ОБ
- Быстродействие ИОУ
- Сглаживающие фильтры
- Импульсные усилители
- Первичные и вторичные источники питания
- Питания ИОУ
- Вес трансформаторные усилители мощности
- Биполярные и униполярные транзисторы
- ИКН
- При резонансных частотах
- Суммарное время задержки
- В настоящее время
- Амплитуда управляющего сигнала
- При отпирании транзистора
- Предельная величина КПД
- На входе 544УД1 используется дифференциальный каскад
- Недостатком нулевых фильтров
- Триггеры на интегральных инжекционпых логических элементах
- Выпрямители с преобразователем напряжения
- Два импульса тока
- Перегрузки по напряжению и току
Диодные ограничители
Диодные ограничители применяются для формирования импульсов. Они используются как пороговые элементы для селекции электрических сигналов по амплитуде и полярности. Встречаются диодные фиксаторы уровня и восстановители постоянной составляющей сигналов.
В диодных ограничителях коэффициенты передачи при пропускании Кпр и при ограничении Когр определяются средними значениями сопротивления диода при прямом г,1р и обратном г0бр напряжениях смещения, внутренним сопротивлением источника входного сигнала RB„ и сопротивлением нагрузки R„. В параллельных ограничителях они зависят также от ограничивающего сопротивления
Rorp.
В настоящее время в быстродействующих ограничителях используются импульсные диоды со сравнительно узкой базой и малым объемным сопротивлением, изготовленные из полупроводникового кристалла с малым временем жизни. В импульсных диодах переходный процесс устанавливается за десятки наносекунд, что значительно меньше времени перезаряда паразитных емкостей, входящих в схему ограничителя. Поэтому при расчетах ограничителей микросекундного диапазона инерционностью полупроводникового диода, определяемой временем установления заряда в базе, можно пренебречь.
На переключательной характеристике
На переключательной характеристике отмечаются положения стационарных рабочих точек открытого и закрытого состояний (см. точки А и В на рис. 2.1), на основании которых устанавливается помехоустойчивость электронного ключа. Она определяется максимально допустимым напряжением помехи £/пом. Помехоустойчивость характер»- зуется допустимыми значениями напряжения помехи отпирающей С/„ом и запирающей С/„ом полярностей, определяемыми соотношением:
Температурную зависимость выходного напряжения Uвых ключа, а также его нагрузочную характеристику, определяемую зависимостью С/ВЬ1Х от нагрузки, можно установить на основании семейства переключательных характеристик для различных температур (см. рис. 2.1,а) и нагрузок, подключенных к электронному ключу (см. рис. 2.1,0).
В импульсных схемах при отпирании и запирании ключевого элемента происходят переходные процессы, продолжительностью которых определяется быстродействие ключевого элемента. Переходный процесс при отпирании электронного ключа можно разбить на две стадии: формирование фронта выходного импульса и формирование плоской вершины.
Быстродействие ИКН
Быстродействие ИКН характеризуется временем переключения ИКН, определяемым продолжительностью перехода из одного состояния в другое, и дисперсией этого вре- мепи.
Современные ИКН относятся к классу аналого- цифровых интегральных микросхем. Они используются в качестве порогового элемента, составляющего основу большого класса электронных устройств: дискриминаторов амплитуды, детекторов уровня, триггера Шмитта, биста- бильных индикаторов и т.д.
Сочетание порогового элемента с формирователем потенциальных уровней 1 и О позволяет использовать ИКН в различного рода преобразователях аналоговых сигннлон в цифровые. К числу таких устройств относятся аналого- цифровые преобразователи (АЦП), преобразователи временных интервалов в последовательность импульсов и др. Выпускаются ИКН общего назначения, прецн.шонныг н быстродействующие. Они применяются для производства различного рода генераторов импульсов. Их используют в качестве нелинейных усилителей-формироватслей.
Увеличение числа высокодобротных звеньев
Эффективным способом уменьшения искажений в области малых времен является увеличение числа высокодобротных звеньев в усилителе, которые повышают усиление в области высших частот, компенсируя его уменьшение за счет влияния паразитных элементов. При этом приходится искусственно ограничивать коэффициент усиления каскадов в области средних частот, чтобы усиление было равномерным в широком диапазоне частот. В промежуточных усилителях на АИМС ограничение коэффициента усиления звеньев наиболее эффективно реализуется посредством обратных связей. При этом удается не только сохранить импульсную добротность отдельных звеньев, построенных на АИМС, но и увеличить ее за счет коррекции фронта.
Здесь и в дальнейшем под термином «звено» подразумевается каскад промежуточного усилителя на аналоговой ИМС.
Таким образом, особенностью промежуточного усилителя импульсов является то, что это многозвенный (многокаскадный) усилитель, причем не потому, что на одной АИМС нельзя получить требуемое усиление. Увеличение числа микросхем, образующих промежуточный усилитель, необходимо для уменьшения искажений в области малых времен при заданном коэффициенте усиления. Однако с помощью увеличения числа активных элементов можно достигнуть расширения полосы пропускания и уменьшения *н.пр лишь в определенных пределах, так как с увеличением числа каскадов £нпр сначала уменьшается, поскольку растет усиление высокочастотного спектра сигналов, а затем £н.пр возрастает из-за того, что каждый новый элемент вносит дополнительные искажения фронта.
В схеме с ОБ
В схеме с ОБ выше и температурная стабильность, а в усилителях мощности обычные способы термостабилизации и уменьшения нелинейных искажений при помощи обратной связи практически не применимы.
В двухтактных схемах для уменьшения нелинейных искажений обычно требуется симметрия характеристик транзисторов. В схеме с ОБ это также обеспечивается просто (из-за Rr » i?BX и ах « 1).
В каскаде с ОБ меньшей величины оказываются 7Kmin и ^ктт. та»< как /ктш * Л<о вместо /к0 (1+Р) и меньшее остаточное напряжение. При включении по схеме с ОБ большей величины достигает £/к.ироб-
Основным недостатком каскада с ОБ является большой входной ток и меньшее усиление, что приводит к усложнению предусилителя. Обычно требуется согласование с пре- доконечным каскадам либо трансформатором, либо буферным каскадом (так как при Дг > Лп схема с ОБ не усиливает мощность).
Схема с общим коллектором (ОК) чаще применяется в бестрансформаторных схемах и иногда в случае, когда целесообразно в качестве радиатора использовать шасси (коллектор – корпус можно сажать на шасси). Усиление такое же, что и в схеме с ОБ. Несколько меньше нелинейные искажения, чем в схеме с ОЭ, из-за действия обратной связи;
RBX велико. Большая температурная стабильность и меньшая зависимость от асимметрии транзисторов.
Быстродействие ИОУ
Быстродействие ИОУ характеризуется наибольшей скоростью нарастания и спада выходного напряжения при воспроизведении импульсного сигнала с крутыми перепадами. Высокочастотные возможности определяются:
• частотой единичного усиления ИОУ /1ис, при которой коэффициент усиления KKC{fino)
= 1;
• входной Свх.„с и выходной Свых.ис емкостями.
Выпускаются ИОУ общего назначения, ИОУ с повышенным входным сопротивлением, быстродействующие и прецизионные, ИОУ частного применения и микромощные.
Сглаживающие фильтры
Фильтры предназначены для сглаживания пульсирующей составляющей выпрямленного напряжения. Допустимый уровень пульсации определяется условиями эксплуатации и требованиями к питаемой РЭА.
Основным параметром фильтра является коэффициент сглаживания, определяемый соотношением напряжений на входе и выходе фильтра соответственно; AUq„ и AUоп – амплитуды пульсирующих напряжений; U’0 •ч Uо – средние значения напряжений (со штрихом – на входе фильтра).
Для расчета параметров фильтра необходимо прежде всего определить амплитуду пульсации на выходе выпрямителя. Напряжение пульсации имеет сложную форму, поэтому целесообразно его разложить в ряд Фурье. При этом достаточно учесть только низшую гармонику пульсации, т.е. первую гармонику с частотой fn,
равной или кратной (с коэффициентом лкр) частоте питающей сети fc.
Такое упрощение основано на следующих фактах: во-первых, низшая гармоника пульсации имеет наибольшую амплитуду, практически определяющую величину пульсации, и, во- вторых, эта гармоника ослабляется фильтром в наименьшей мере, поскольку частота остальных гармоник выше, чем первой гармоники.
Для фильтров, вход которых шунтируется конденсатором, целесообразно имитировать пульсацию источником тока, амплитуда которого определяется интегральным соотношением для первой гармоники ряда Фурье
Импульсные усилители
Импульсные усилители предназначены для усиления мощности электрических импульсов без заметного искажения их формы. Они широко используются в измерительной и вычислительной технике, телеметрии, телевидении (видеоусилители), многоканальной телефонии, радиолокации и др. областях техники. Важным узлом они являются в приборах экспериментальной физики, биологии, медицине И т.д.
Основными параметрами импульсного усилителя, как и любого другого, являются: коэффициент усиления по напряжению к = Чл. или коэффициент усиления по то-
В связи с широким спектром импульсных сигналов при использовании импульсных усилителей особую важность приобретает вопрос о линейных искажениях, вносимых усилителем. Можно, конечно, оценку линейных искажений проводить с помощью частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) так же, как это делают для широкополосных усилителей. Однако такой подход не оправдан, так как требует установления связи частотных искажений с параметрами переходной характеристики, что не так просто, хотя теоретически возможно.
В настоящее время проектирование импульсных усилителей проводят на основании требований к переходной характеристике, которые указываются в ТЗ. В области малых времен это: время нарастание фронта переходной характеристики t„ и допустимый выброс на вершине к (иногда указывается и время задержки <зд). В области больших времен для усилителей переменных сигналов с разделительными элементами (конденсаторами или трансформаторами) и блокирующими реактивными цепями указываются допустимый спад плоской вершины для прямоугольного импульса заданной длительности <и и относительное значение амплитуды выбегов (выброс после импульса равен спаду плоской вершины). На основании указанных требований составляют переходную функцию усилителя с оптимальными параметрами. Эта функция используется при схемотехническом синтезе усилителя для определения параметров его схемы.
Первичные и вторичные источники питания
Источники питания, применяемые для питания электронных устройств постоянным током, составляют неотъемлемую часть любого устройства. Они представляют собой преобразователи энергии, и в соответствии с видом преобразуемой энергии их можно разделить на два класса: первичные и вторичные источники питания.
Первичными называются устройства, преобразующие неэлектрическую энергию (механическую, тепловую, химическую, атомную и т.д.) в электрическую. Вторичные источники питания преобразуют электрическую энергию из одной формы в другую, пригодную для питания радиоэлектронных устройств, например: энергию переменного тока в энергию постоянного тока или энергию постоянного тока низкого напряжения в энергию тоже постоянного тока, но высокого напряжения.
.Первичные источники питания. Среди первичных источников питания радиоэлектронных устройств (РЭА) наиболее часто встречаются электромеханические (электромагнитные) генераторы и электрохимические элементы.
Питания ИОУ
Для питания ИОУ используют два разнополярных источника, позволяющих получить выходной потенциал, равный нулю, т.е. потенциалу общей шины питапия. Потенциал входных зажимов также равен нулю, что облегчает непосредственное соединение отдельных микросхем между собой без включения разделительных конденсаторов.
На корпусе ИОУ расположены два вывода, к одному из которых присоединяют положительный источник питания +£„ п, а к другому — отрицательный —Епп. Вторые полюсы этих источников заземляют, т.е. подключают к общей шине (рис. 1.10).ИОУ имеет два входных зажима: инвертирующий и нс- инвертирующий. При подаче на инвертирующий вход сигнала, например, положительной полярности ил на выходе ИОУ появляется усиленный сигнал отрицательной полярности, т.е. инвертированный сигнал (рис. 1.10,а). Если же усиливаемый сигнал С/д подается на неинвертирующий вход, то полярность выходного сигнала совпадает с полярностью входного (рис. 1.10,6).
