Величина

При построении многокаскадных схем УПТ балансные каскады можно соединять друг с другом непосредственной связью. При этом коллекторы предыдущего каскада соединяются с базами последующего.

В некоторых случаях выходной сигнал в балансном каскаде снимается с одного нз коллекторов, а входные сигналы поступают на базы обоих транзисторов (рис. 14.4). Такая схема имеет симметричный вход и несимметричнь[й выход. Фаза выходного сигнала совпадает с фазой сигнала t/xi и противоположна фазе сигнала Uxi- Элементы схемы можно подобрать так, что выходное напряжение будет пропорпиональ-но разности входных напряжений и в идеальном случае не будет изменяться, если напряжения Uxi и /7x2 получают равные приращения одного знака. Такой усилительный каскад называют дифференциальным.

Дифференциальный усилитель характеризуется коэффициентом усиления разности входных напряжений

Дразп - = JldM. , (14.9)

а также коэффициентом усиления среднего уровня входных напряжений Ксг> = Кг + К2 = К,-\К,1 • (14.10)

где Л\ и /Са - коэффициенты усиления по первому и второму входам.

Для того чтобы усилитель реагировал только на разность входных напряжений, необходимо выполнение неравенства /Сер < /Срази-

Ki.3. УСИЛИТЕЛИ постоянного ТОКА с ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

Наличие дрейфа и трудности непосредственного усиления очень малых сигналов постоянного тока в усилителях прямого усиления послужили причиной создания усилителей постоянного тока с преобразованием, устройство и принцип действия которых поясняет рис. 14.5.

Вначале усиливаемое напряжение (ток) преобразуется в колебания, амплитуда которых изменяется во времени пропорционально входному сигналу Овх. Для этого усиливаемый сигнал подают на модулятор. Одновременно на вход модулятора поступает переменное напряжение фиксированной частоты (300-1000 Гц) от вспомогательного генератора, входящего в состав усилительного устройства. Полученное в результате преобразования напряжение (рис. 14.5, б) усиливается до нужной величины с помощью обычного усилителя переменного напряжения, в качестве которого может быть использован, например,

Модулятор

переменного

иалрашия тектор)

Денодт

тор(ие-

Чагрузка

Генератор

усилитель низкой частоты, собранный но резистивной схеме. Нанряже-ние с выхода усилителя подается на демодулятор [детектор), который позволяет получить из модулированных колебаний напряжинте такой же формы, которое было подано иа вход усилителя.

Преимуществами усилителей постоянного тока с преобразованием по сравнению с ус]1лителями прямого усиления являются: значительно

меньший уровень дрейфа, позволяющий усиливать слабые сигналы; малая чувствительность к колебаниям питающих напряжений, позволяющая обойтись без их стабилизации; простота введения обратной связи; высокий коэффициент усиления, достигающий десятков и сотен тысяч. Эти преимущества обусловлены тем, что основное усиление сигнала осуществляется иа переменном токе. Недостатком усилителей постоянного тока с преобразованием является относительная сложность схемы.

Рассмотрим некоторые распространенные схемы модуляторов и демодуляторов.

Модуляторы. Сущность процесса модуляции состоит в преобразовании низкочастотного сигнала в сигнал более высокой частоты. Величина сдвига по частоте задается с помощью колебаний высокой частоты, которую в радиотехнике принято называть несущей, а в устройствах автоматики-опорной, или управляющей. Допустим, что опорное напряжение имеет синусоидальную форму и записывается в виде

Рис. 14.5. 5силитель постоянного тока с преобразоват]ем:

а - структурная схема уси.чителк;б - форма напряжения н различных цепях усилителя.

и = и sin (а/

:и.п)

В случае чисто синусоидальных колебаний все три параметра, характеризующие эти колебания, т. е. амплитуда частота to и начальная фаза фо, являются постоянными величинами. Модуляция состоит в том, что один из параметров изменяется в соответствии с изменениями полезного сигнала. В зависимости от того, какой из параметров изменяется, различают три вида модуляции; амплитудную, частотную и фазовую.

Допустим, что под воздействием входного сигнала ± Увх(() изменяется амплитуда высокочастотных колебаний. Вследствие этого иа

выходе модулятора получим напряжение

[Ущ + Утмп] sin {b-)t

sin {oit + <ро)-

(14.13)

Рлс. 14.6. Ляоднын л.одулятор.

Колебания, отесываемые этими уравнен!1ями, уже не являются синусоидальными. Синусоидальные колебания должны иметь неизменную амплитуду, а из приведенных выше уравнений видно, что амплитуда колебаний изменяется во времени в соответствии с изменениями входного сигнала. Следовательно, модулированные колебания представляют собой колебания высокой частоты, низкочастотных составляющих Б ихсоставе нет. Однако модулировашше колебания «иесут»Бсебе низкочастотный сигнал, заложенный в изменениях их ам-плнтуды.

Из выражения (14.13) видно, что модулятор выполняет не операцию сложения, а операцию перемножения двух функций, т. е. явно нелинейную операцию, а следовательно, должен иметь нелинейную вольт-амперную характеристику. Вследствие нелинейного преоб-рэзовання выходное напряжение должно иметь гармонические составляющие.

Обычно с помощью фильтров выделяется первая гармоника (поскольку она имеет наибольшую амплитуду), а все другие гармоники подавляются.

Существуют разнообразные схемы модуляторов. Чаще всего в схемах усилителей постоянного тока с преобразованием применяют диодные и транзисторные модуляторы.

Схема диодного модулятора приведена на рнс. 14.6. Полупроводниковые диоды Д1--Ц4 образуют плечи моста. К диагонали аЬ этого моста подключена вторичная обмотка трансформатора, с которой снимается переменное напряжение опорной частоты. На протяжеипп того полупериода изменения напряжения f/on, когда потенциал точки а выше потенциала точки Ъ, все диоды моста открыты и ток от трансформатора проходит через две параллельные ветви, образованные диодами Д} - Д2 и ДЗ - Д4. Точки end моста при этом соединяются между собой через небольшое внутреннее сопротивление открытых диодов.

В рассматриваемую часть периода мост, имеющий малое сопротивление по сравнению с R, закорачивает источник сигнала и почти все напряжение Uox оказывается приложенным к R. Напряжение между точками end практически равно нулю.

Во вторую половину периода изменений напряжения Uon, когда потенциал точки а ниже потенциала точки Ь, все диоды моста заперты. Конденсатор С заряжается от источника сигнала через резистор R.