перестают выполнятся. Далее возможны два варианта
поведения схемы. В первом случае выходное напряжение остаётся стабильным и
равным напряжению питания. Во втором случае выходное напряжение может колебатся
между напряжениями питания. Глубина ОС Aβ является единственным
фактором, определяющим стабильность системы. Заземлённость входов на
стабильность влияние не оказывает [1].
.4 Ìàòåìàòè÷åñêèé
àíàëèç ðàáîòû
óñèëèòåëÿ
Õåíäðèê Â. Áîäå
(H.W. Bode) â 1945 ãîäó îïóáëèêîâàë
ðàáîòó, â êîòîðîé
ïðåäëîæèë áûñòðûé,
òî÷íûé è ë¸ãêèé
ìåòîä àíàëèçà
óñèëèòåëåé ñ
îáðàòíûìè ñâÿçÿìè.
 òî âðåìÿ îïåðàöèîííûå
óñèëèòåëè áûëè
åù¸ ìàëî ðàñïðîñòðàíåíû,
íî îíè ïîïàëè
â îáùóþ êëàññèôèêàöèþ
óñèëèòåëåé ñ
îáðàòíîé ñâÿçüþ,
ïîýòîìó ëåãêî
ïîääàâàëèñü àíàëèçó
Áîäå. Ñëîæíûå
è òðóäî¸ìêèå
îïåðàöèè óìíîæåíèÿ
è äåëåíèÿ, ïðèìåíÿâøèåñÿ
äëÿ àíàëèçà ñõåì
ñ ÎÑ, Áîäå çàìåíèë
ïðîñòîé ãðàôè÷åñêîé
òåõíèêîé.
Óðàâíåíèÿ
Áîäå ÿâëÿþòñÿ
ëîãàðèôìè÷åñêèìè
óðàâíåíèÿìè
âèäà 20lg [F (t)] = 20lg [|F (t) |] + ôàçîâûé
óãîë.
Âåëè÷èíû, êîòîðûå
ðàíüøå íàäî áûëî
óìíîæàòü è äåëèòü,
ïîñëå èõ ëîãàðèôìèðîâàíèÿ
ìîæíî ñêëàäûâàòü
è âû÷èòàòü. Ïðè
ýòîì ñêëàäûâàíèå
è âû÷èòàíèå âûïîëíÿåòñÿ
â ãðàôè÷åñêîé
ôîðìå. Ýòî äà¸ò
íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëåíèå
î ïîëó÷àåìûõ
õàðàêòåðèñòèêàõ.
Íà ðèñóíêå
10 ïðèâåäåíà ñõåìà
ïðîñòåéøåãî
ôèëüòðà íèæíèõ
÷àñòîò, à âûðàæåíèå
(6) îïèñûâàåò çàâèñèìîñòü
åãî ïåðåäàòî÷íîé
õàðàêòåðèñòèêè
îò ÷àñòîòû.
Ðèñóíîê 10 Ôèëüòð
íèæíèõ ÷àñòîò
(6)
Ãäå â âûðàæåíèè
(6) s=jω (êîìïëåêñíàÿ
÷àñòîòà), j=√-1, RC = τ, τ - ïåðèîä
êîëåáàíèé ïðè
êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ
íà ãðàôèêå ïîëþñ
èëè íóëü.
Ìîäóëü ïåðåäàòî÷íîé
ôóíêöèè îïèñûâàåòñÿ
âûðàæåíèåì 7.
(7)
Ýòîò ìîäóëü
ðàâåí 1 ïðè ω=0,1/τ, à ïðè
ω=1/τ îí ðàâåí
0,707. Ýòè òî÷êè óêàçàíû
íà ãðàôèêå èçîáðàæ¸ííîì
íà ðèñóíêå 11.
Ðèñóíîê 11 Äèàãðàììà
Áîäå äëÿ ôèëüòðà
íèæíèõ ÷àñòîò
Ôàçîâûé ñäâèã
îïèñûâàåòñÿ
âûðàæåíèåì 8.
(8)
Èç çà ñèëüíîé
íåëèíåéíîñòè
ôàçà÷àñòîòíóþ
õàðàêòåðèñòèêó
òðóäíî àïðîêñèìèðîâàòü.
Îäíàêî èíòåðåñ
ïðåäñòàâëÿåò
å¸ ïîâåäåíèå âáëèçè
òî÷êè èçëîìà
àìïëèòóäíî ÷àñòîòíîé
õàðàêòåðèñòèêè,
ãäå ñäâàèã ôàçû
áëòçîê ê 45 ãðàäóñàì
(âûðàæåíèå 8).
Òî÷êà èçëîìà,
âûøå êîòîðîé
À×Õ ñïàäàåò, íàçûâàåòñÿ
ïîëþñîì. Òî÷êà
èçëîìà, ïîñëå
êîòîðîé À×Õ âîçðàñòàåò,
íàçûâàåòñÿ íóë¸ì.
Êîãäà À×Õ èìååò
ìíîãî ïîëþñîâ
è íóëåé, êàæäûé
íóëü è ïîëþñ ðèñóåòñÿ
íåçàâèñèìî îò
äðóãèõ, à çàòåì
ðåçóëüòàò ãðàôè÷åñêè
ñêëàäûâàåòñÿ.
Åñëè íåñêîëüêî
ïîëþñîâ è íóëåé
èìåþò îäèíàêîâûå
òî÷êè èçëîìà,
îíè èçîáðàæàþòñÿ
ïîâåðõ äðóã äðóãà.
Ââåäåíèå êàæäîãî
íóëÿ èëè ïîëþñà
óâèëè÷èâàåò
êðóòèçíó èçìåíåíèÿ
À×Õ íà 20 äÁ.
Íà ðèñóíêå
12 ïðèâåäåíà ñõåìà
ðåæåêòîðíîãî
ôèëüòðà, èìåþùåãî
À×Õ ñ íåñêîëüêèìè
ïîëþñàìè (âûðàæåíèå
9).
Ðèñóíîê 12 Ðåæåêòîðíûé
ôèëüòð
(9)
Ðèñóíîê 13 Äèàãðàììû
Áîäå äëÿ êàæäîãî
ïîëþñà è íóëÿ
â îòäåëüíîñòè
äëÿ ñõåìû ðåæåêòîðíîãî
ôèëüòðà
Ðèñóíîê 14 Ñóììàðíàÿ
äèàãðàììà Áîäå
äëÿ ñõåìû ðåæåêòîðíîãî
ôèëüòðà
Ãðàôèê À×Õ
ðåæåêòîðíîãî
ôèëüòðà, ïðèâåä¸ííûé
íà ðèñóíêå 14, äåìîíñòðèðóåò
êîýôôèöèåíò
ïåðåäà÷è, ðàâíûé
1/2 (ìèíóñ 6äÁ) íà
ó÷àñòêå îò ïîñòîÿííîãî
òîêà äî ÷àñòîòû
ïåðâîãî ïîëþñà
ω=0,44/τ. Çàòåì îí ñïàäàåò
ñ êðóòèçíîé 20
äÁ íà äåêàäó äî
÷àñòîòû, íà êîòîðîé
íàõîäèòñÿ ñðàçó
äâà íóëÿ ω=1/τ. Âëèÿíèå ýòèõ
íóëåé ïðåîäîëåâàåò
âëèÿíèå îäíîãî
ïîëþñà, è, íà÷èíàÿ
ñ ýòîé ÷àñòîòû,
ãðàôèê À×Õ íà÷èíàåò
ðàñòè ñ êðóòèçíîé
20 äÁ íà äåêàäó. Íà
÷àñòîòå ω=4,56/τ ðàñïîëîæåí
åù¸ îäèí ïîëþñ,
ïîä âîçäåéñòâèåì
êîòîðîãî ãðàôèê
À×Õ ñòàíîâèòñÿ
ãîðèçîíòàëüíîé
ëèíèåé, ñîîòâåòñòâóþùåé
êîýôôèöèåíòó
ïåðåäà÷è ìèíóñ
6äÁ.
Äèàãðàììó
Áîäå ëåãêî èçîáðàçèòü
ïðè áîëüøîì ðàçëè÷èè
÷àñòîò ðàñïîëîæåíèå
íóëåé è ïîëþñîâ
- íà äåêàäó èëè
áîëåå. Ïðè ýòîì
äîñòèãàåòñÿ
ïðèåìëåìàÿ òî÷íîñòü.
Òî÷íîñòü ñíèæàåòñÿ
ïðè èõ áëèçêîì
ðàñïîëîæåíèè.
Èñïîëüçîâàíèå
äèàãðàìì Áîäå
íàãëÿäíî ïîêàçûâàåò
ðàñïîëîæåíèå
íóëåé è ïîëþñîâ
íà À×Õ è ïîçâîëÿåò
áûñòðî îïðåäåëèòü
ïóòè îáåñïå÷åíèÿ
ñòàáèëüíîñòè
ñèñòåìû.
Ëîãàðèôìèðîâàíèå
îáåèõ ÷àñòåé
âûðàæåíèÿ 4 äà¸ò
âûðàæåíèå 10.
(10)
Åñëè À è β íå ñîäåðæàò
íè íóëåé, íè ïîëþñîâ,
òî íà À×Õ ñèñòåìû
íå áóäåò èçëîìîâ
è äèàãðàììà Áîäå
áóäåò ïðåäñòàâëÿòü
ñîáîé ïðÿìóþ
ãîðèçîíòàëüíóþ
ëèíèþ êàê ïîêàçàíî
íà ðèñóíêå 15. Ïðè
ýòîì â ñèñòåìå
íå âîçíèêíóò
îñöèëÿöèè, è îíà
áóäåò óñòîé÷èâà.
Ðèñóíîê 15 Äèàãðàììû
Áîäå äëÿ óñèëèòåëÿ
áåç ÎÑ (ââåðõó)
è ÎÑ (âíèçó) ïðè
îòñóòñòâèè íóëåé
è ïîëþñîâ
Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ
õàðàêòåðèñòèêà
âñåõ ðåàëüíûõ
óñèëèòåëåé èìåþò
ìíîæåñòâî ïîëþñîâ,
íî îíè îáû÷íî
ñêîìïåíñèðîâàíû
íóëÿìè âíóòðè
ñõåìû, òàê ÷òî
ïðîÿâëÿåò ñåáÿ
òîëüêî îäèí ïîëþñ.
Ïåðåäàòî÷íàÿ
õàðàêòåðèñòèêà
òàêîãî óñèëèòåëÿ
îïèñûâàåòñÿ
óðàâíåíèåì 11.
(11)
Íà ðèñóíêå
16 ïðèâåäåíà äèàãðàììà
Áîäå äëÿ óñèëèòåëÿ
ñ îäíèì ïîëþñîì
íà À×Õ.
Ðèñóíîê 16 Äèàãðàììû
Áîäå äëÿ óñèëèòåëÿ
áåç ÎÑ (ââåðõó)
è ñ ÎÑ (âíèçó) ïðè
îäíîì ïîëþñå íà
À×Õ
Ãðàôèê çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ
À ïåðåñåêàåò
îñü îðäèíàò â
òî÷êå 20 lg (À), à íà
÷àñòîòå ω=ω (à) íà÷èíàåò
ñïàäàòü ñ êðóòèçíîé
ìèíóñ 20äÁ/äåê.
Ãðàôèê çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ,
îõâà÷åííîãî
îòðèöàòåëüíîé
ÎÑ, ïåðåñèêàåò
îñü îðäèíàò â
òî÷êå 20lg (Vout/Vin), è, òàê
êàê À×Õ öåïè ÎÑ
íå èìååò íè íóëåé,
íè ïîëþñîâ, ýòîò
ãðàôèê ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé ïðÿìóþ
ëèíèþ äî ïåðåñå÷åíèÿ
ñ ãðàôèêîì çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ
À â òî÷êå Õ. Ïîñëå
ýòîãî ãðàôèê
çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ,
îõâà÷åííîãî
öåïüþ îòðèöàòåëüíîé
ÎÑ, ñîâïàäàåò
ñ ãðàôèêîì çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
ïåðåäà÷è óñèëèòåëÿ
áåç ÎÑ, òàê êàê
íà ýòèõ ÷àñòîòàõ
èìåííî îí îïðåäåëÿåò
ïîâåäåíèå ñèñòåìû.
 äåéñòâèòåëüíîñòè
â ñèñòåìå ñ çàìêíóòîé
öåïüþ ÎÑ êîýôôèöèåíò
ïåðåäà÷è íà÷èíàåò
ñïàäàòü ðàíüøå,
÷åì áóäåò äîñòèíóòà
÷àñòîòà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ
àáöèññå òî÷êè
Õ, àíà ýòîé ÷àñòîòå
ñïàä óæå ñîñòàâëÿåò
ìèíóñ3äÁ [1].
3.5 Äèàãðàììû
Áîäå è ñòàáèëüíîñòü
óñèëèòåëåé ñ
ÎÑ
Îáû÷íî àâòîãåíåðàòîð
ñòðîèòñÿ íà îñíîâå
óñèëèòåëÿ ñ ïîëîæèòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ.
Ïðè ýòîì äîëæíî
âûïîëíÿòñÿ äâà
óñëîâèÿ ñàìîâîçáóæäåíèÿ.
Ïåðâîå óñëîâèå
ñîñòîèò â òîì,
÷òî ïðîèçâåäåíèå
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ
À íà êîýôôèöèåíò
îáðàòíîé ñâÿçè
β äîëæíî áûòü
ðàâíî åäèíèöå,
òî åñòü äîëæåí
ñîáëþäàòüñÿ áàëàíñ
ôàç è áàëàíñ
àìïëèòóä. Âòîðîå
óñëîâèå ýòî ñèãíàë
îáðàòíîé ñâÿçè
äîëæåí ïðèõîäèòü
íà âõîä â òàêîé
ôàçå, ÷òî áû åãî
íàðàñòàíèå ïðèâîäèëî
ê íàðàñòàíèþ
âûõîäíîãî ñèãíàëà
ñ òîé æå ïîëÿðíîñòüþ.
×òî áû ãåíåðàöèÿ
ïðîèñõîäèëà íà
çàäíåé ÷àñòîòå,
â óñèëèòåëü èëè
öåïü ÎÑ ââîäÿò
÷àñòîòíî çàâèñèìûå
ôàçîñäâèãàþùèå
óçëû. Òîãäà ãåíåðàöèÿ
âîçíèêàåò íà
òîé ÷àñòîòå,
ñäâèã ôàçû ïðè
êîòîðîé ìåæäó
âõîäíûì è âûõîäíûì
ñèãíàëîì òî÷íî
ðàâåí íóëþ ãðàäóñîâ.
 ñèñòåìàõ
ñ îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ
ïðåäïîëàãàåòñÿ,
÷òî ñèãíàë, ïîñòóïàþùèé
íà âõîä óñèëèòåëÿ
÷åðåç öåïü ÎÑ, íàõîäèòñÿ
â ïðîòèâîôàçå
ñ âûõîäíûì ñèãíàëîì.
Íî íà ïðàêòèêå,
õîòÿ áû èç çà
ïàðàçèòíûõ ¸ìêîñòåé
è èíäóêòèâíîñòåé
â ñõåìå, â öåïè
ÎÑ è óñèëèòåëå
ìîæåò íàáðàòüñÿ
äîïîëíèòåëüíûé
ñäâèã ôàçû, ïðè
êîòîðîì ôîðìàëüíî
îòðèöàòåëüíàÿ
ÎÑ ìîæåò íà êàêèõ
òî ÷àñòîòàõ
ñòàòü ïîëîæèòåëüíîé,
è òîãäà ñõåìà
ïåðåéä¸ò â ðåæèì
àâòîãåíåðàöèè.
Äàæå åñëè íå áóäåò
óñëîâèé äëÿ àâòî
ãåíåðàöèè, ñäâèã
ôàçû â öåïè ÎÑ,
çàìåòíî îòëè÷àþùåéñÿ
îò 180 ãðàäóñîâ, ìîæåò
ïðèâåñòè ê âîçíèêíîâåíèþ
âûáðîñîâ è êðàòêîâðåìåííûõ
îñöèëëÿöèé (çâîíà)
íà ôðîíòàõ èìïóëüñíûõ
ñèãíàëîâ, ÷òî
êðàéíå íåæåëàòåëüíî.
Íà ðèñóíêå
17 ïðèâåäåíà äèàãðàììà
Áîäå äëÿ ñëó÷àÿ,
êîãäà ïîëþñû ðàñïîëîæåíû
áëèçêî äðóã îò
äðóãà. Ðåçóëüòàòîì
ýòîãî ÿâëÿåòñÿ
áûñòðîå óâåëè÷åíèå
ñóììàðíîãî ôàçîâîãî
ñäâèãà, è çàïàñ
óñòîé÷èâîñòè
ïî ôàçå ñòàíîâèòñÿ
íóëåâûì äî òîãî,
êàê êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ ñïàäàåò
äî íóëÿ äÁ. Ïîëó÷àåòñÿ
ñõåìà ãåíåðàòîðà,
íî íèçêî ñòàáèëüíàÿ
ïî ÷àñòîòå, òàê
êàê âáëèçè òî÷êè
180 ãðàäóñîâ ôàçî÷àñòîòíàÿ
õàðàêòåðèñòèêà
èçìåíÿåòñÿ î÷åíü
ïëàâíî, è âíåøíèå
âîçäåéñòâèÿ
ëåãêî ìîãóò èçìåíèòü
÷àñòîòó, ïðè êîòîðîé
ñäâèã ôàçû ðàâåí
òî÷íî 180 ãðàäóñîâ.
Ðèñóíîê 17 Äèàãðàììû
Áîäå äëÿ ïåðåäàòî÷íîé
õàðàêòåðèñòèêè
ñ áëèçêîðàñïîëîæåííûìè
ïîëþñàìè
Êîãäà êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ â ñõåìå
ñ ÎÑ óâåëè÷èâàåòñÿ,
êîýôôèöèåíò
îáðàòíîé ñâÿçè
β óìåíüøàåòñÿ,
òàê êàê â èäåàëüíîì
ñëó÷àå Vout/Vin=1/β. Ýòî
óìåíüøàåò ãëóáèíó
ÎÑ (Àβ), è ñòàáèëüíîñòü
âîçðàñòàåò. Ñòàáèëüíîñòü
íå òàê âàæíà,
çà èñêëþ÷åíèåì
ñëó÷àåâ ïîñòðîåíèÿ
ãåíåðàòîðîâ, ïîòîìó
÷òî ðàíüøå, ÷åì
âîçíèêàåò ñàìîâîçáóæäåíèå,
âûáðîñû è çâîí
íà ôðîíòàõ ñèãíàëîâ
äåëàþò ïðèìåíåíèå
ñõåìû ñ ÎÑ íåâîçìîæíûìè.
Ïî÷òè âñå ðåàëüíûå
ñõåìû â ñâîèõ
ïðèäàòî÷íûõ
õàðàêòåðèñòèêàõ
èìåþò áîëüøå
äâóõ ïîëþñîâ,
íî, çà èñêëþ÷åíèåì
íåçíà÷èòåëüíîé
èõ ÷àñòè, îñòà¸òñÿ
âîçìîæíûì èñïîëüçîâàòü
äëÿ èõ îïèñàíèÿ
àïïðîêñèìàöèþ
â âèäå óðàâíåíèé
âòîðîãî ïîðÿäêà.
τ - ïåðèîä êîëåáàíèé
ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ
íà ãðàôèêå ïîëþñ
èëè íóëü, à s=jω (êîìïëåêñíàÿ
÷àñòîòà).
(12) (13)
Ñðàâíåíèå
âûðàæåíèÿ 12 ñ óðàâíåíèåì
âòîðîãî ïîðÿäêà
13, â êîòîðîå ââåäåíû
êîýôôèöèåíò
çàòóõàíèÿ ζ è ÷àñòîòà ñîáñòâåííûõ
êàëåáàíèé ω (n) äà¸ò âîçìîæíîñòü
çàòåì îïðåäåëèòü
ýòè âåëå÷èíû
èç âûðàæåíèé
14 è 15.
(14) (15)
Êîãäà äâà ïîëþñíèêà
äîñòàòî÷íî ðàçíåñåíû
äðóã îò äðóãà,
ñïðàâåäëèâî âûðàæåíèå
16.
(16)
Íà ðèñóíêå
18 ãðàôè÷åñêè ïðåäñòàâëåíû
çàâèñèìîñòè
çàïàñà óñòîé÷èâîñòè
ïî ôàçå è àìïëèòóäû
âûáðîñà îò êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ è ðàñïîëîæåíèÿ
ïîëþñîâ.
Íà ýòîì ðèñóíêå
ìîæíî óâèäåòü
÷òî ïðè êîýôôèöèåíòå
çàòóõàíèÿ 0,4 àìïëèòóäà
âûáðîñà ðàâíî
25%, à çàïàñ óñòîé÷èâîñòè
ïî ôàçå ðàâåí
45 ãðàäóñîâ [1].
Ðèñóíîê 18 Çàâèñèìîñòü
çàïàñà óñòîé÷èâîñòè
ïî ôàçå è àìïëèòóäû
âûáðîñà îò êîýôôèöèåíòà
çàòóõàíèÿ
Äèàãðàììû
Áîäå áûëè èçëîæåíû
ñ öåëüþ èçó÷åíèÿ
è àíàëèçà ðàáîòû
îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ. Òàê
êàê ñ ïîìîùüþ
ìåòîäà Áîäå òðóäî¸ìêèå
è ñëîæíûå îïåðàöèè
êîòîðûå ïðèìåíÿþòñÿ
äëÿ àíàëèçà ñõåì
ñ ÎÑ ìîæíî çàìåíèòü
ïðîñòîé ãðàôè÷åñêîé
òåõíèêîé. Ñ ïîìîùüþ
ìåòîäà Áîäà áóäóò
ðàññ÷èòàíû íîìèíàëû
ðåçèñòîðîâ èñïîëüçóþùèåñÿ
â öåïè îáðàòíîé
ñâÿçè îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ.
4. Ýìèòòåðíûé
ïîâòîðèòåëü â
óñèëèòåëüíîì
êàñêàäå
 óñèëèòåëÿõ
íà áèïîëÿðíûõ
òðàíçèñòîðàõ
èñïîëüçóåòñÿ
òðè ñõåìû ïîäêëþ÷åíèÿ
òðàíçèñòîðà:
ñ îáùåé áàçîé,
ñ îáùèì ýìèòòåðîì,
ñ îáùèì êîëëåêòîðîì.
Óñèëèòåëü
ïî ñõåìå âêëþ÷åíèÿ
òðàíçèñòîðà
ñ îáùåé áàçîé
èçîáðàæåí íà
ðèñóíêå 19. Ýòîò
óñèëèòåëü õàðàêòåðèçóþòñÿ
óñèëåíèåì ïî
íàïðÿæåíèþ, îòñóòñòâèåì
óñèëåíèÿ ïî òîêó,
ìàëûì âõîäíûì
ñîïðîòèâëåíèåì
è áîëüøèì âûõîäíûì
ñîïðîòèâëåíèåì.
Ðèñóíîê 19 Ñõåìå
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
ñ îáùåé áàçîé
Óñèëèòåëü
ïî ñõåìå âêëþ÷åíèÿ
åãî òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì êîëëåêòîðîì
èçîáðàæ¸í íà
ðèñóíêå 20. Îí õàðàêòåðèçóþòñÿ
óñèëåíèåì ïî
òîêó, îòñóòñòâèåì
óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ,
áîëüøèì âõîäíûì
ñîïðîòèâëåíèåì
è ìàëûì âûõîäíûì
ñîïðîòèâëåíèåì.
Ðèñóíîê 20 Ñõåìå
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì êîëëåêòîðîì
Íàèáîëüøåå
ðàñïðîñòðàíåíèå
ïîëó÷èëà ñõåìà
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì.
Ñõåìà òàêîãî
âêëþ÷åíèÿ èçîáðàæåíà
íà ðèñóíêå 21. Â
ñõåìå âêëþ÷åíèÿ
òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì
óñèëèòåëü îáåñïå÷èâàåò
óñèëåíèå ïî íàïðÿæåíèþ,
ïî òîêó, ïî ìîùíîñòè.
Òàêîé óñèëèòåëü
èìååò ñðåäíèå
çíà÷åíèÿ âõîäíîãî
è âûõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ïî ñðàâíåíèþ
ñî ñõåìàìè âêëþ÷åíèÿ
ñ îáùåé áàçîé
è îáùèì êîëëåêòîðîì
[3].
Ðèñóíîê 21 Ñõåìå
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì
Ñðàâíèòåëüíûå
õàðàêòåðèñòèêè
óñèëèòåëåé ïðèâåäåíû
â òàáëèöå 1 [3].
Òàáëèöà 1 - Õàðàêòåðèñòèêè
óñèëèòåëåé
Ïàðàìåòð
|
Ñõåìà ÎÝ
|
Ñõåìà ÎÁ
|
Ñõåìà ÎÊ
|
êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ ïî òîêó
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
Íåìíîãî
ìåíüøå åäèíèöû
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
Íåìíîãî
ìåíüøå åäèíèöû
|
êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ ïî ìîùíîñòè
|
Ñîòíè- äåñÿòêè
òûñÿ÷
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
Äåñÿòêè-ñîòíè
|
Âõîäíîå
ñîïðîòèâëåíèå
|
Ñîòíè îì
- åäèíèöû êèëîîì
|
Åäèíèöû-
äåñÿòêè îì
|
Äåñÿòêè
- ñîòíè êèëîîì
|
Âûõîäíîå
ñîïðîòèâëåíèå
|
Åäèíèöû
- äåñÿòêè êèëîîì
|
Ñîòíè êèëîîì
- åäèíèöû ìåãàîì
|
Ñîòíè îì
- åäèíèöû êèëîîì
|
Ïàðàìåòðû
òðàíçèñòîðà
â çíà÷èòåëüíîé
ñòåïåíè çàâèñÿò
îò òåìïåðàòóðû.
Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû
îêðóæàþùåé ñðåäû
ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ
ðàáî÷åãî ðåæèìà
òðàíçèñòîðà
â ïðîñòîé ñõåìå
óñèëèòåëÿ ïðè
âêëþ÷åíèè òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì
(ðèñóíîê 21). Òàêàÿ
ïðîñòàÿ ñõåìà
óñèëèòåëÿ èñïîëüçóåòñÿ
î÷åíü ðåäêî. Äëÿ
ñòàáèëèçàöèè
ðåæèìà ðàáîòû
òðàíçèñòîðà
ïðè èçìåíåíèè
òåìïåðàòóðû èñïîëüçóþò
ñõåìû êîëëåêòîðíîé
è ýìèòòåðíîé
ñòàáèëèçàöèè
ðåæèìà ðàáîòû
òðàíçèñòîðà.
Êîëëåêòîðíàÿ
òåìïåðàòóðíàÿ
ñòàáèëèçàöèÿ
ðåæèìà ðàáîòû
òðàíçèñòîðà
èñïîëüçóåòñÿ
ðåäêî, òàê êàê
êðîìå òåìïåðàòóðíîé
ñòàáèëèçàöèè
ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ çà ñ÷åò
îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçè
ïî ïåðåìåííîìó
òîêó. Òàêàÿ ñòàáèëèçàöèÿ
èñïîëüçóåòñÿ,
íàïðèìåð, â àíòåííûõ
óñèëèòåëÿõ äëÿ
òåëåâèçèîííîãî
ïðèåìà.
 ïðîìûøëåííûõ
êîíñòðóêöèÿõ
øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ
ýìèòòåðíàÿ òåìïåðàòóðíàÿ
ñòàáèëèçàöèÿ
ðåæèìà ðàáîòû
òðàíçèñòîðà.
Íà ðèñóíêå 22 ïðèâåäåíà
ñõåìà îäíîêàñêàäíîãî
óñèëèòåëÿ íà
áèïîëÿðíîì òðàíçèñòîðå.
Òàêèå óñèëèòåëè
(ðèñóíîê 22) ñ ýìèòòåðíîé
òåìïåðàòóðíîé
ñòàáèëèçàöèåé
ìîãóò áûòü ïîñòðîåíû
êàê íà n-p-n òàê è íà
p-n-p òèïàõ òðàíçèñòîðîâ
[3].
Ðèñóíîê 22 Ñõåìà
îäíîêàñêàäíîãî
óñèëèòåëÿ íà
áèïîëÿðíîì òðàíçèñòîðå
ñ ýìèòòåðíîé
òåìïåðàòóðíîé
ñòàáèëèçàöèåé
Ïðîñëåäèì
öåïè, ïî êîòîðûì
ïðîòåêàþò ïîñòîÿííûå
òîêè â óñèëèòåëå
ïî ñõåìå ðèñóíêà
22. Ïîñòîÿííûé òîê
äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ
ïðîòåêàåò ïî öåïè:
ïëþñ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ, ðåçèñòîðû
R1, R2, ìèíóñ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ. Ïîñòîÿííûé
òîê áàçû òðàíçèñòîðà
VT1 ïðîòåêàåò ïî
öåïè: ïëþñ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ, ðåçèñòîð
R1, ïåðåõîä áàçà-ýìèòòåð
òðàíçèñòîðà
VT1, ðåçèñòîð Rý,
ìèíóñ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ. Ïîñòîÿííûé
òîê êîëëåêòîðà
òðàíçèñòîðà
VT1 ïðîòåêàåò ïî
öåïè: ïëþñ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ, ðåçèñòîð
RÊ, âûâîäû êîëëåêòîð-ýìèòòåð
òðàíçèñòîðà,
ðåçèñòîð Rý, ìèíóñ
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ.
Áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð
â ñîñòàâå óñèëèòåëÿ
ðàáîòàåò â ðåæèìå,
êîãäà ïåðåõîä
áàçà-ýìèòòåð
ñìåùåí â ïðÿìîì
íàïðàâëåíèè,
à ïåðåõîä áàçà-êîëëåêòîð
- â îáðàòíîì. Ïîýòîìó
ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå
íà ðåçèñòîðå
R2 áóäåò ðàâíî ñóììå
íàïðÿæåíèÿ íà
ïåðåõîäå áàçà-ýìèòòåð
òðàíçèñòîðà
VT1 è íàïðÿæåíèÿ
íà ðåçèñòîðå
Rý: UR2=Uáý+URý.
Îòñþäà ñëåäóåò,
÷òî ïîñòîÿííîå
íàïðÿæåíèå íà
ïåðåõîäå áàçà-ýìèòòåð
áóäåò ðàâíî Uáý=
UR2 - URý.
Ïóñòü òåìïåðàòóðà
îêðóæàþùåé ñðåäû
óâåëè÷èâàåòñÿ.
 ðåçóëüòàòå
ýòîãî óâåëè÷èâàþòñÿ
ïîñòîÿííûå òîêè
áàçû, êîëëåêòîðà
è ýìèòòåðà, ò.å.
èçìåíÿåòñÿ ðàáî÷àÿ
òî÷êà òðàíçèñòîðà.
Òîê äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ
íà ðåçèñòîðàõ
R1, R2 âûáèðàþò çíà÷èòåëüíî
áîëüøå òîêà áàçû
òðàíçèñòîðà.
Ïîýòîìó íàïðÿæåíèå
íà ðåçèñòîðå
R2 ïðè èçìåíåíèè
òåìïåðàòóðû îñòàåòñÿ
ïðàêòè÷åñêè
íåèçìåííûì (ñîïðîòèâëåíèå
ðåçèñòîðà îò
òåìïåðàòóðû íå
çàâèñèò), à íàïðÿæåíèå
íà ðåçèñòîðå
Rý ñ óâåëè÷åíèåì
òåìïåðàòóðû óâåëè÷èâàåòñÿ
çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ
òîêà ýìèòòåðà
ïðè íåèçìåííîì
ñîïðîòèâëåíèè
ðåçèñòîðà â öåïè
ýìèòòåðà. Â ðåçóëüòàòå
ýòîãî íàïðÿæåíèå
áàçà-ýìèòòåð
óìåíüøèòñÿ, ÷òî
ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ
òîêà áàçû, à, ñëåäîâàòåëüíî,
è ñèëû òîêà êîëëåêòîðà.
Òàêèì îáðàçîì,
ðàáî÷àÿ òî÷êà
òðàíçèñòîðà
áóäåò ñòðåìèòüñÿ
ê èñõîäíîìó ñîñòîÿíèþ.
Íàëè÷èå ðåçèñòîðà
â öåïè ýìèòòåðà
ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ
îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçè
êàê ïî ïîñòîÿííîìó,
òàê è ïî ïåðåìåííîìó
òîêàì. Äëÿ óñòðàíåíèÿ
îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçè
ïî ïåðåìåííîìó
òîêó ïàðàëëåëüíî
ðåçèñòîðó Rý
ïîäêëþ÷àþò êîíäåíñàòîð.
Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà
Ñý âûáèðàþò
òàê, ÷òîáû åãî
ñîïðîòèâëåíèå
ïåðåìåííîìó
òîêó íà ñàìîé
íèçêîé ÷àñòîòå
óñèëèâàåìîãî
ñèãíàëà áûëî
çíà÷èòåëüíî
(ïðèìåðíî â äåñÿòü
ðàç) ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ
ðåçèñòîðà â öåïè
ýìèòòåðà.
 óñèëèòåëÿõ
áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ
ïðèìåíÿþòñÿ ðàçäåëèòåëüíûå
êîíäåíñàòîðû.
Ýòî, êàê ïðàâèëî,
ýëåêòðîëèòè÷åñêèå
êîíäåíñàòîðû,
ïðè ïîäêëþ÷åíèè
êîòîðûõ â ýëåêòðè÷åñêóþ
öåïü íåîáõîäèìî
ñîáëþäàòü ïîëÿðíîñòü.
Åñëè èñòî÷íèê
óñèëèâàåìîãî
ñèãíàëà íå èìååò
ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé
è ê âûõîäó óñèëèòåëÿ
ïîäêëþ÷àåòñÿ
íàãðóçêà, íå èìåþùàÿ
ïîñòîÿííîãî
íàïðÿæåíèÿ íà
ñâîèõ çàæèìàõ,
òî ïîëÿðíîñòü
êîíäåíñàòîðîâ
ïðè èñïîëüçîâàíèè
òðàíçèñòîðîâ
n-ð-n òèïà äîëæíà
áûòü òàêîé, êàê
ïîêàçàíî íà ðèñóíêå
22, à äëÿ òðàíçèñòîðà
ð-n-ð òèïà - íàîáîðîò
(èçìåíÿåòñÿ ïîëÿðíîñòü
âêëþ÷åíèÿ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ è ïîëÿðíîñòü
ïîäêëþ÷åíèÿ êîíäåíñàòîðîâ).
Åìêîñòü ðàçäåëèòåëüíîãî
êîíäåíñàòîðà
(êîíäåíñàòîð
íà âûõîäå óñèëèòåëüíîãî
êàñêàäà) âûáèðàþò
òàêîé, ÷òîáû åãî
ñîïðîòèâëåíèå
áûëî ìíîãî ìåíüøå
âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ñëåäóþùåãî óñèëèòåëüíîãî
êàñêàäà, èëè ìíîãî
ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ
íàãðóçêè íà ñàìîé
íèçêîé ÷àñòîòå
óñèëèâàåìîãî
ñèãíàëà.
 ïîñëåäíåå
âðåìÿ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ
äâóõêàñêàäíûå
óñèëèòåëè ñ íåïîñðåäñòâåííîé
ñâÿçüþ ìåæäó
òðàíçèñòîðàìè.
Òàêèå óñèëèòåëè
ïðèìåíÿþòñÿ â
êà÷åñòâå âõîäíûõ
óñèëèòåëåé íèçêîé
÷àñòîòû, â êà÷åñòâå
àíòåííûõ óñèëèòåëåé
è äð. Â ýòèõ óñèëèòåëÿõ
îáåñïå÷èâàåòñÿ
òåìïåðàòóðíàÿ
ñòàáèëèçàöèÿ
ðåæèìà îáîèõ
òðàíçèñòîðîâ
[3].
Ðèñóíîê 23 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ ñ ïîìîùüþ
ïîòåíöèîìåòðà
Íåäîñòàòêîì
ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ
òî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè
ïîëîæåíèÿ äâèæêà
ïîòåíöèîìåòðà
èçìåíÿåòñÿ ñîïðîòèâëåíèå
íàãðóçêè ïðåäûäóùåãî
êàñêàäà è ñîïðîòèâëåíèå
èñòî÷íèêà ïîñëåäóþùåãî
êàñêàäà. Äîñòîèíñòâî
òàêîãî ìåòîäà
çàêëþ÷àåòñÿ
â åãî ïðîñòîòå
ïîñòðîåíèÿ.
Èçâåñòåí
ìåòîä ðåãóëèðîâêè
óñèëåíèÿ ñ ïîìîùüþ
Ï - è Ò-îáðàçíûõ
ðåçèñòèâíûõ
àòòåíþàòîðîâ
ñòðóêòóðíàÿ
ñõåìà êîòîðîãî
ïðèâåäåíà íà
ðèñóíêå 24. Ï - è Ò-îáðàçíûå
ðåçèñòèâíûå
àòòåíþàòîðû,
øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ
â ñîãëàñîâàííûõ,
ðàäèî÷àñòîòíûõ
òðàêòàõ. Äîñòîèíñòâà
Ï - è Ò-îáðàçíûõ
ðåçèñòèâíûõ
àòòåíþàòîðîâ
çàêëþ÷àåòñÿ
â òîì ÷òî îíè
ïîçâîëÿþò ïðè
èçìåíåíèè âíîñèìîãî
çàòóõàíèÿ îáåñïå÷èòü
ïîñòîÿíñòâî
âõîäíûõ è âûõîäíûõ
ñîïðîòèâëåíèé.
Ðèñóíîê 24 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ â ñîãëàñîâàííîì
òðàêòå
Îäíàêî íåäîñòàòîê
ýòîãî ìåòîäà
çàêëþ÷àåòñÿ
â òîì ÷òî, äëÿ ïëàâíîé
ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ,
â ýòîì ñëó÷àå
íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü
îäíîâðåìåííîå
èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèé.
Ïîýòîìó, òàêèå
ñõåìû ÷àùå èñïîëüçóþòñÿ
äëÿ äèñêðåòíîé
ðåãóëèðîâêè.
Èçâåñòåí
ìåòîä ðåãóëèðîâêè
óñèëåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì
ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ
â êà÷åñòâå óïðàâëÿåìûõ
ñîïðîòèâëåíèé,
ñòðóêòóðíàÿ
ñõåìà êîòîðîãî
ïðèâåäåíà íà
ðèñóíêå 25. Ðàáîòàåò
ñëåäóþùèì îáðàçîì:
ïîëåâûå òðàíçèñòîðû
îáðàçóþò Ï-îáðàçíûé
àòòåíþàòîð, äëÿ
îäíîâðåìåííîé
ðåãóëèðîâêè ñîïðîòèâëåíèÿ
êàíàëîâ òðåõ
òðàíçèñòîðîâ
èñïîëüçóåòñÿ
ñïåöèàëüíàÿ ñõåìà
óïðàâëåíèÿ. Âìåñòî
ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ
÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ
p-i-n-äèîäû, äèôôåðåíöèàëüíîå
ñîïðîòèâëåíèå
êîòîðûõ çàâèñèò
îò ïðÿìîãî òîêà
è ìîæåò ìåíÿòüñÿ
â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
Äîñòîèíñòâà
ýòîãî ìåòîäà
ýòî âîçìîæíîñòü
îðãàíèçîâàòü
ýëåêòðîííóþ
ðåãóëèðîâêó óñèëåíèÿ.
Íåäîñòàòêîì
ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîñòü
ïîñòðîåíèÿ è
íàñòðîéêà ñõåìû
óïðàâëåíèÿ.
Ðèñóíîê 25 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì
ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ
Èçâåñòåí
ìåòîä ðåãóëèðîâêè
óñèëåíèÿ ñ ïîìîùüþ
öåïåé îáðàòíîé
ñâÿçè â ñõåìàõ
ñ ãëóáîêîé îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ.
Ïðèìåðû òàêèõ
ñõåì ïðèâåäåíû
íà ðèñóíêå 26 è
27. Óñèëåíèå ïðàêòè÷åñêè
ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ
öåïüþ îáðàòíîé
ñâÿçè è íå çàâèñèò
îò ñâîéñòâ óñèëèòåëÿ.
 ýòîì ñëó÷àå
óñèëåíèå ðåãóëèðóåòñÿ
èçìåíåíèåì ïàðàìåòðîâ
öåïè îáðàòíîé
ñâÿçè. [5].
Ðèñóíîê 26 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì
îáðàòíîé ñâÿçè
Ðèñóíîê 27 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì
îáðàòíîé ñâÿçè
Íà ðèñóíêå
26 èçîáðàæåíû êëàññè÷åñêèå
ñõåìû èíâåðòèðóþùåãî
è íåèíâåðòèðóþùåãî
êàñêàäîâ íà îïåðàöèîííûõ
óñèëèòåëÿõ, ãäå
â öåïÿõ îáðàòíîé
ñâÿçè óñòàíîâëåíû
ïîòåíöèîìåòðû.
Ñõåìû íà ðèñóíêå
27 äåìîíñòðèðóþò
âîçìîæíîñòü
îðãàíèçàöèè
ýëåêòðîííîé
ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ
ñ òð¸õ ïîëåñíèêîì
â öåïè îáðàòíîé
ñâÿçè. Ïîìèìî
ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ
äëÿ ýëåêòðîííîãî
óïðàâëåíèÿ ñîïðîòèâëåíèåì
ìîæíî èñïîëüçîâàòü
ðåçèñòîðíî-äèîäíûå
èëè äðóãèå îïòîïàðû.
Ïðèìåð òàêîé ñõåìû
ïðèâåäåí íà ðèñóíêå
28. Â äàííîé ñõåìå
ñîïðîòèâëåíèå
ôîòîðåçèñòîðà,
âõîäÿùåãî â ñîñòàâ
îïòîïàðû è îäíîâðåìåííî
âêëþ÷åííîãî
â öåïü îáðàòíîé
ñâÿçè çàâèñèò
îò ñèëû ïàäàþùåãî
íà íåãî ñâåòà,
êîòîðàÿ â ñâîþ
î÷åðåäü îïðåäåëÿåòñÿ
ïðÿìûì òîêîì ñâåòîäèîäà.
Áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð
îáðàçóåò ãåíåðàòîð
ñòàáèëüíîãî
òîêà [5].
Ðèñóíîê 28 Ðåãóëèðîâêà
óñèëåíèÿ ñ ïîìîùüþ
îïòîïàðû
Äîñòîèíñòâîì
ýòîãî ìåòîäà
ÿâëÿåòñÿ òî ÷òî
óñèëåíèå ïðàêòè÷åñêè
ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ
öåïüþ îáðàòíîé
ñâÿçè è íå çàâèñèò
îò ñâîéñòâ óñèëèòåëÿ.
Ñ ïðèìåíåíèåì
îïòîïàðû ýòî ðàçâÿçêà
óïðàâëÿþùåãî
ñèãíàëà îò óñèëèòåëüíîãî
êàñêàäà. Íåäîñòàòêè
ýòî ñëîæíîñòü
ïîñòðîåíèÿ è
íàñòðîéêà ñõåì.
6. Ïðèíöèïèàëüíàÿ
ñõåìà ñèñòåìû
ÀÐÓ
6.1 Óñèëèòåëüíûå
ñâîéñòâà ÎÓ â
ñèñòåìå ÀÐÓ
 êà÷åñòâå
ïðåäóñèëèòåëüíîé
÷àñòè ñèñòåìû
ÀÐÓ çà îñíîâó
áûë âçÿò îïåðàöèîííûé
óñèëèòåëü ïî
íåèíâåðñíîé
ñõåìå âêëþ÷åíèÿ
ñõåìà êîòîðîãî
óæå ðàññìàòðèâàëàñü
â ðàçäåëå 3.1 è ïðèâåäåíà
íà ðèñóíêå 29. Óñèëèòåëüíûé
êàñêàä áûë èçãîòîâëåí
íà ìàêåòíîé ïëàòå
è äîðàáîòàí. Â
êà÷åñòâå ÎÓ áûëà
èñïîëüçîâàíà
ìèêðîñõåìà
OPA657. Çàâèñèìîñòü
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ ñ ðàçîìêíóòîé
ïåòë¸é îáðàòíîé
ñâÿçè è çàâèñèìîñòü
ôàçû îò ÷àñòîòû
ïðèâåäåíû íà ðèñóíêå
30.
Ðèñóíîê - 29 Íåèíâåðòèðóþùèé
óñèëèòåëü
Ðèñóíîê - 30 Çàâèñèìîñòü
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ ñ ðàçîìêíóòîé
ïåòë¸é îáðàòíîé
ñâÿçè
Äëÿ ïðàâèëüíîé
è êîððåêòíîé ðàáîòû
îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî
óñèëåíèå ìèíèìóì
3 Äá. Íî ïðè óâåëè÷åíèè
÷àñòîòû êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ ñïàäàåò
êàê ïîêàçàíî
íà ðèñóíêå 30. Ýòà
çàâèñèìîñòü
îïðåäåëÿåòñÿ
òåõíîëîãèåé
èçãîòîâëåíèÿ
ïðîèçâîäèòåëåé
ýòîé ìèêðîñõåìû
OPA657. Òî÷êà èçëîìà
âûøå êîòîðîé
À×Õ ñïàäàåò, íàçûâàåòñÿ
ïîëþñîì, à òî÷êà
èçëîìà ïîñëå
êîòîðîé À×Õ âîçðàñòàåò
íàçûâàåòñÿ íóë¸ì.
Ó ìèêðîñõåìû
OPA657 ñïàä À×Õ íà÷èíàåòñÿ
ñ 350 êÃö. È ïëàâíî
ñïàäàåò äî 1 ÃÃö.
Îòñþäà ìîæíî
ïðåäïîëîæèòü
÷òî ïåðâûé ïîëþñ
ðàâåí 1/350. Èç ãðàôèêà,
èçîáðàæ¸ííîãî
íà ðèñóíêå 30 âèäíî,
÷òî íà èíòåðâàëå
÷àñòîò îò 10 äî
100 ÌÃö êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ ïðèìåðíî
èçìåíÿåòñÿ â
ïðåäåëàõ îò 45 äî
25 äÁ ÷åãî áîëåå
÷åì äîñòàòî÷íî
äëÿ äàííîé ñèñòåìû
ÀÐÓ. Íîìèíàëû
ðåçèñòîðîâ öåïè
îáðàòíîé ñâÿçè
è áûëè ðàññ÷èòàíû
ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû
12 â ïðîãðàììå
Mathcad è ïîñòðîåí ãðàôèê
À×Õ îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ äëÿ
äàííîé ñõåìû.
Ãðàôèê À×Õ óñèëèòåëÿ
OPA657 ïîñòðîåííûé
â ïðîãðàììå Mathcad èçîáðàæ¸í
íà ðèñóíêå 31.
Ðèñóíîê 31 À×Õ
óñèëèòåëÿ OPA657
Ïðèìåíåíèå
ìåòîäà Áîäå ïðè
ðàçðàáîòêå ïðåäóñèëèòåëüíîãî
êàñêàäà ñèñòåìû
ÀÐÓ ïîçâîëèëî
ðàññ÷èòàòü íîìèíàëû
ðåçèñòîðîâ â öåïè
îáðàòíîé ñâÿçè
íàèáîëåå îïòèìàëüíûìè.
6.2 Ïîëåâîé
òðàíçèñòîð â
öåïè ÎÑ ÎÓ
Äëÿ èçìåíåíèÿ
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî
èçìåíÿòü îòíîøåíèå
ñîïðîòèâëåíèÿ
ðåçèñòîðîâ åãî
öåïè îáðàòíîé
ñâÿçè.  êà÷åñòâå
ýëåêòðîííîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ
àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
â äàííîé ñõåìå
èñïîëüçóåòñÿ
ïîëåâîé òðàíçèñòîð.
 ýòîì ñëó÷àå
êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ èçìåíÿåòñÿ
â çàâèñèìîñòè
îò ïðèêëàäûâàåìîãî
íàïðÿæåíèÿ íà
çàòâîð òðàíçèñòîðà.
Ïðè ðàçðàáîòêå
ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîé
ñòàáèëèçàöèè
ìîùíîñòè áûëè
èçó÷åíû òðàíçèñòîðû
ÊÏ303, ÁÔ345À. Â äàííîé
ñèñòåìå íàèáîëåå
ïîäõîäÿùèìè îêàçàëèñü
òðàíçèñòîðû
ÊÏ303 òàê êàê ó ýòèõ
òðàíçèñòîðîâ
íàèáîëåå ïëàâíàÿ
âîëüò - àìïåðíàÿ
õàðàêòåðèñòèêà.
Ãðàôèê ÂÀÕ òðàíçèñòîðà
ÊÏ303 ïðèâåä¸í íà
ðèñóíêå 30.
Ðèñóíîê 30 Çàâèñèìîñòü
òîêà ñòîêà îò
íàïðÿæåíèÿ çàòâîð-èñòîê
6.3 Ýìèòòåðíûé
ïîâòîðèòåëü â
ñèñòåìå ÀÐÓ
Ñ ðîñòîì ÷àñòîòû
óìåíüøàåòñÿ
¸ìêîñòíîå ñîïðîòèâëåíèå
ðåçèñòîðîâ â öåïè
îáðàòíîé ñâÿçè.
 ñâÿçè ñ ýòèì
èçìåíÿåòñÿ êîýôôèöèåíò
óñèëåíèÿ. Ïî ýòîé
ïðè÷èíå íåîáõîäèìî
óìåíüøèòü âëèÿíèå
¸ìêîñòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
íà öåïü îáðàòíîé
ñâÿçè. Äëÿ ýòîãî
íóæíî ÷òî áû ñîïðîòèâëåíèå
ðåçèñòîðîâ â ÎÑ
áûëî êàê ìèíèìóì
ýêâèâàëåíòíî
àêòèâíîìó ñîïðîòèâëåíèþ
êàæäîãî èç ðåçèñòîðîâ
â îáðàòíîé ñâÿçè.
Îäíàêî ñ óìåíüøåíèåì
ñîïðîòèâëåíèå
öåïè ÎÑ âîçðàñòàåò
âûõîäíîé òîê
ÎÓ. Â ñâÿçè ñ òåì
÷òî ðåçèñòîðû
ÎÑ ïîäêëþ÷åíû
ïîñëåäîâàòåëüíî
ñ çåìë¸é. Äëÿ òîãî
÷òî áû âûõîä ÎÓ
íå ïåðåãðóæàëñÿ
î÷åíü ìàëåíüêèì
ñîïðîòèâëåíèåì
îáðàòíîé ñâÿçè
â ýòîé ñõåìå áûë
ïðèìåí¸í ýìèòòåðíûé
ïîâòîðèòåëü íà
áèïîëÿðíîì òðàíçèñòîðå.
Áëàãîäàðÿ óñèëèòåëüíîìó
êàñêàäó íà áèïîëÿðíîì
òðàíçèñòîðå
óäàëîñü ïåðåíåñòè
÷àñòü ìîùíîñòè
íà íåãî, òåì ñàìûì
íå íàãðóæàÿ âûõîä
ÎÓ.
Ýìèòòåðíûé
ïîâòîðèòåëü áûë
âûáðàí, ñîáðàí
è îòðàáîòàí ïî
ñõåìå ñ îáùèì
ýìèòòåðîì ïðèâåä¸ííîé
íà ðèñóíêå 32.
Ðèñóíîê 32 Ñõåìå
âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì
 ñõåìå âêëþ÷åíèÿ
òðàíçèñòîðà
ñ îáùèì ýìèòòåðîì
óñèëèòåëü îáåñïå÷èâàåò
óñèëåíèå ïî íàïðÿæåíèþ,
ïî òîêó, ïî ìîùíîñòè.
Òàêîé óñèëèòåëü
èìååò ñðåäíèå
çíà÷åíèÿ âõîäíîãî
è âûõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ïî ñðàâíåíèþ
ñî ñõåìàìè âêëþ÷åíèÿ
ñ îáùåé áàçîé
è îáùèì êîëëåêòîðîì.
 ñèñòåìå àâòîìàòè÷åñêîé
ñòàáèëèçàöèè
ìîùíîñòè ãåíåðàòîðà
áûë èñïîëüçîâàí
áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð
ñ n-p-n ïðîâîäèìîñòüþ
2SC3357. Ãðàôèê çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ îò ÷àñòîòû
ïîêàçàí íà ðèñóíêå
33.
Ðèñóíîê 33 Çàâèñèìîñòè
êîýôôèöèåíòà
óñèëåíèÿ îò ÷àñòîòû
Òèï êîðïóñà
òðàíçèñòîðà
2SC3357 âûáðàí íàèáîëåå
ìèíèìàëüíûì
SOT-089 òàê êàê ïîëíàÿ
ñõåìà ñèñòåìû
ÀÐÓ äîëæíà áûòü
ðàçìåùåíà íà
ïëàòå ñ ðàçìåðàìè
1ñì íà 2ñì.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ
ñõåìà ÀÐÓ ïðèâåäåíà
íà ðèñóíêå 34. Ñõåìà
ñòàáèëèçàöèè
óñèëåíèÿ ñîñòîèò
èç îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ, ðåçèñòîðîâ
R1-R10, ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà
VT2, áèïîëÿðíîãî
òðàíçèñòîðà
VT1, âûñîêî÷àñòîòíîãî
äèîäà VD1, è êîíäåíñàòîðîâ
Ñ1-Ñ7. Äàííàÿ ñõåìà
ðàáîòàåò ñëåäóþùèì
îáðàçîì. Âõîäíîé
ñèãíàë ïîñòóïàåò
íà ðåçèñòîð R1 è
íà êîíäåíñàòîð
Ñ1. ×åðåç ðàçäåëèòåëüíûé
êîíäåíñàòîð
Ñ1 ïðèõîäèò íà
íåèíâåðòèðóþùèé
âõîä îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ. Ðåçèñòîðû
R2 è R3 ñîçäàþò ñìåùåíèå
ïî ïîñòîÿííîìó
òîêó äëÿ òîãî
÷òî áû ñõåìà
ðàáîòàëà îò îäíîïîëÿðíîãî
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ.
Ñ âûõîäà îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ ÷åðåç
äåëèòåëü ñîñòîÿùèé
èç R4, R5, C3 è VT2 ïîñòóïàåò
îáðàòíàÿ ñâÿçü
íà èíâåðòèðóþùèé
âõîä ÎÓ. Òðàíçèñòîð
VT1 óñèëèâàåò ñèãíàë
ñ âûõîäà îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ. Óñèëåííûé
ñèãíàë ñíèìàåòñÿ
ñ ðåçèñòîðà R9 è
÷åðåç ðàçäåëèòåëüíûé
êîíäåíñàòîð
Ñ6 ïîñòóïàåò íà
âûõîä ÀÐÓ è äàëåå
íà ðåçèñòîð R10 êîòîðàÿ
ÿâëÿåòñÿ íàãðóçêîé
ñîïðîòèâëåíèå
êîòîðîé 50 Îì. Óñèëåííûé
ñèãíàë ïîñëå
êîíäåíñàòîðà
Ñ6 ïîñòóïàåò íà
äåòåêòîð ñîçäàííûé
öåïüþ Ñ5, VD1, R8, C4, R6 è R7. Áëàãîäàðÿ
ýòîìó äåòåêòîðó
â çàâèñèìîñòè
îò àìïëèòóäû
óñèëåííîãî ñèãíàëà
íà çàòâîðå òðàíçèñòîðà
VT2 ìåíÿåòñÿ íàïðÿæåíèå.
Êàê áûëî îïèñàíî
âûøå â ðàáîòå
ìåíÿÿ íàïðÿæåíèå
íà çàòâîðå ïîëåâîãî
òðàíçèñòîðà
ìû ìîæåì óìåíüøàòü
èëè óâåëè÷èâàòü
ñîïðîòèâëåíèå
ñòîê-èñòîê. Ñëåäîâàòåëüíî
åñëè óâåëè÷èâàòü
íàïðÿæåíèå íà
çàòâîðå ñîïðîòèâëåíèå
ñòîê-èñòîê óìåíüøàåòñÿ
è ñîîòâåòñòâåííî
óñèëåíèå óìåíüøàåòñÿ.
Òàêèì îáðàçîì
âîçäåéñòâóÿ
íà ñîïðîòèâëåíèÿ
îáðàòíîé ñâÿçè
îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ óñèëåíèå
ïîäñòðàèâàåòñÿ
àâòîìàòè÷åñêè.
Ðèñóíîê 34 Ïðèíöèïèàëüíàÿ
ñõåìà ÀÐÓ
7. Èçãîòîâëåíèå
ïå÷àòíîé ïëàòû
äëÿ ÀÐÓ
Ïå÷àòíàÿ ïëàòà
äëÿ óñèëèòåëÿ
ñ àâòîìàòè÷åñêîé
ðåãóëèðîâêîé
óñèëåíèÿ áûëà
ñïðîåêòèðîâàíà
â ïðîãðàììå
Sprint-Layout50R. Ïå÷àòíàÿ ïëàòà
áàëà ðàçðàáîòàíà
ñ ìèíèìàëüíûìè
ðàçìåðàìè. Ÿ
ðàçìåðû 1ñì íà
2ñì. Îò ïðàâèëüíîñòè
ðàçâîäêè ïëàòû
çàâèñèò å¸ ðàáîòîñïîñîáíîñòü,
óñòîé÷èâîñòü
ê ïîìåõàì è ñàìîâîçáóæäåíèþ.
Ìèíèìàëüíûå
ðàçìåðû òàê æå
íå îáõîäèìû äëÿ
òîãî ÷òî áû ïîìåñòèòü
å¸ â ãåíåðàòîð
êà÷àþùåéñÿ ÷àñòîòû.
Ïëàòà áûëà èçãîòîâëåíà
èç äâóõñòîðîííåãî
ôîëüãèðîâàííîãî
ñòåêëîòåêñòîëèòà,
smd ìîíòàæîì. Âòîðàÿ
ñòîðîíà ñ ôîëüãîé
áûëà ñîõðàíåíà
äëÿ äîïîëíèòåëüíîé
ýêðàíèçàöèè.
Ïðè îòëàäêå ìàêåò
ïëàòû áûë ïîìåù¸í
â ìåòàëëè÷åñêèé
êîðïóñ äëÿ òîãî
÷òî áû ïîìåõè
è âñåâîçìîæíûå
íàâîäêè íå ìåøàëè
äîðàáîòêå è îòëàäêå
ñõåìû.
Çàêëþ÷åíèå
Ïîñòàâëåííûå
çàäà÷è ðàáîòû
âûïîëíåíû ïîëíîñòüþ.
Ðàçðàáîòàíà
ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîé
ðåãóëèðîâêè óñèëåíèÿ
ãåíåðàòîðà êîãåðåíòíûõ
ñèãíàëîâ. Ïðîâåäåíû
èñïûòàíèÿ ñîâìåñòíî
ñ òð¸õ÷àñòîòíûì
ãåíåðàòîðîì êîãåðåíòíûì
ñèãíàëîì íà äèàïàçîíå
÷àñòîò 20-100 ÌÃö è
20,278-100,278 ÌÃö. Ðàçðàáîòàííàÿ
ñõåìà îñóùåñòâëÿåò
ðåãóëèðîâêó óñèëåíèÿ
â äèàïàçîíå
20-100 ÌÃö. Ðàçðàáîòàííàÿ
ñèñòåìà àâòîìàòè÷åñêîé
ðåãóëèðîâêè ìîùíîñòè
îñóùåñòâëÿåò
å¸ ïîääåðæèâàíèå
îòíîñèòåëüíî
ýòàëîííîãî óðîâíÿ
çàâèñÿùåãî îò
òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé
ñðåäû ñâÿçàííîå
ñ òåì, ÷òî óðîâåíü
ñèãíàëà íà âûõîäå
ïîëóïðîâîäíèêîâîãî
äåòåêòîðà ñèëüíî
çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû.
Òåìïåðàòóðíàÿ
ñòàáèëèçàöèÿ
äîñòèãíóòà áëàãîäàðÿ
èñïîëüçîâàíèþ
ñîâðåìåííûõ
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïðèáîðîâ ó êîòîðûõ
ïðèíÿòû ìåðû ïî
óìåíüøåíèþ çàâèñèìîñòè
âûõîäíîãî ñèãíàëà
îò îêðóæàþùåé
òåìïåðàòóðû. Òàê
æå ðàçðàáîòàííàÿ
ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîé
ñòàáèëèçàöèè
ìîùíîñòè ãåíåðàòîðà
îñóùåñòâëÿåò
ïîääåðæèâàíèå
îïðåäåë¸ííîãî
óðîâíÿ âûõîäíîãî
ñèãíàëà. Âñå óçëû
ñèñòåìû ÀÐÓ ðàáîòàþò
íàä¸æíî è ïîëíîñòüþ
óäîâëåòâîðÿþò
âñåì ïàðàìåòðàì.
À äàííîé äèïëîìíîé
ðàáîòå ïðè ðàçðàáîòêå
ñèñòåìû ÀÐÓ áûëè
èçó÷åíû è ïðîàíàëèçèðîâàíû
ìåòîäû Áîäå ñ
ïîìîùüþ êîòîðûõ
ïðîèçâîäèëèñü
ðàñ÷¸òû íîìèíàëîâ
ðåçèñòîðîâ. Òàê
æå ïðèâåäåíû À×Õ
ìèêðîñõåì è òðàíçèñòîðîâ
êîòîðûå áûëè ïðèìåíåíû
ñ ñèñòåìå ÀÐÓ.
Áûëè èçó÷åíû
è ïðîàíàëèçèðîâàíû
â õîäå ðàçðàáîòêè
ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîé
ñòàáèëèçàöèè
ìîùíîñòè îñíîâíûå
ìåòîäû ðåãóëèðîâêè
óñèëåíèÿ, îñíîâíûå
ñõåìû âêëþ÷åíèÿ
îïåðàöèîííûõ
óñèëèòåëåé à
òàê æå òðàíçèñòîðîâ.
Áûëà ñïðîåêòèðîâàíà
è èçãîòîâëåíà
ïëàòà ñèñòåìû
ÀÐÓ êîòîðàÿ â äâóõ
ýêçåìïëÿðàõ êîòîðûå
ìîæíî ïîìåñòèòü
â ãåíåðàòîð êà÷àþùèéñÿ
÷àñòîòû èëè ïîìåñòèòü
â îòäåëüíûé êîðïóñ
íà êîòîðîì ïðåäóñìîòðåíû
ðàçú¸ìû äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ
âõîäà è âûõîäà
à òàê æå íàïðÿæåíèÿ
ïèòàíèÿ ïëþñ
5 âîëüò. Â õîäå ðàáîòû
áûëî âûÿñíåíî
÷òî óñòîé÷èâîñòü
ê ïîìåõàì è ñàìîâîçáóæäåíèÿ
âî ìíîãîì çàâèñèò
îò ðàçìåùåíèÿ
ýëåìåíòîâ íà
ïëàòå, îò òîëùåíû
äîðîæåê à òàê
æå îò íîìèíàëîâ
ðåçèñòîðîâ öåïè
îáðàòíîé ñâÿçè
îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ.
Ñïèñîê
èñïîëüçîâàíûõ
èñòî÷íèêîâ
1.
Êàðòåð Á. Ìàí÷èíè
Ð. Îïåðàöèîííûå
óñèëèòåëè / Á.
Êàðòåð. - Ì.: Äîäåêà-XXI,
2011. - 509 ñ.
.
Îïïåéãåéì À. Öèôðîâàÿ
îáðàáîòêà ñèãíàëîâ
/ À. Îïïåíãåéì, Ð.
Øàôåð. - Ì.: Òåõíîñôåðà,
2009. - 855 ñ.
.
Èíîçåìöåâ Â.À.
Èçó÷åíèå ýëåìåíòíîé
áàçû öèôðîâîé
òåõíèêè / Èíîçåìöåâ
Â. À - Áðÿíñê: Èçäàòåëüñòâî
ÁÃÓ, 2002. - 110ñ.
4. Ýëåêòðîííûå
óñòðîéñòâà //
(Ðóñ.). - URL: http://ivatv.
narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/5_05. htm
<http://ivatv.narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/5_05.htm> [19 àïðåëÿ
2013].
5.
Îïåðàöèîííûå
óñèëèòåëè // (Ðóñ.).
- URL: http://zpostbox.ru/operatsionny_usilitel.html [22 àïðåëÿ
2013].
6.
Õîðîâèö Ï. Õèëë
Ó. Èñêóññòâî
ñõåìîòåõíèêè
/ Ó. Õèëë - Ì.: Ìèð,
1986. - 598 ñ.
.
Çàÿâêà 2013106594 Ðîññèéñêàÿ
Ôåäåðàöèÿ, ÌÏÊ
G 01 R 27/28. Óñòðîéñòâî
äëÿ èçìåðåíèÿ
àáñîëþòíûõ êîìïëåêñíûõ
êîýôôèöèåíòîâ
ïåðåäà÷è è îòðàæåíèÿ
ÑÂ×-óñòðîéñòâ
ñ ïðåîáðàçîâàíèåì
÷àñòîòû / Êîðîòêîâ
Ê.Ñ. (Ðîññèÿ), Ëåâ÷åíêî
À.Ñ. (Ðîññèÿ), Ìèëü÷åíêî
Ä.Í. (Ðîññèÿ), Ôðîëîâ
Ä.Ð. (Ðîññèÿ). - çàðåã.
14.02.2013.
Ðàçìåùåíî
íà Allbest.ru