Билет №5

Основные принципы выбора активных элементов при разработке усилителей мощности.

Существует несколько вариантов классификации усилителей мощности, но наиболее часто используют разделения на классы. Класс усилителя определяется режимом работы активного элемента (усилительного каскада из транзистора/транзисторов) и параметрами схемы и входящих в неё элементов.

Усилитель мощности класса А. Усилители класса А из-за своей конструкции являются самыми простыми из всех. Усилитель класса А — это биполярный транзистор с общим эмиттером (или полевой транзистор с общим истоком) с углом проводимости сигнала 360º. Через транзистор постоянно течёт ток, для этого задаётся ток смещения на базе. Значение тока смещения подбирается таким образом, чтобы транзистор работал в области линейного усиления с минимальными (полностью отсутствующими в идеальном случае) искажениями.

Самая простая схема класса В включает в себя 2 дополняющих друг друга биполярных (полевых) транзистора, каждый из которых усиливает только половину выходного сигнала. В усилителе класса В постоянный ток смещения на базе отсутствует, транзисторы проводят ток только при наличии соответствующего управляющего сигнала, а ток покоя на этих транзисторах крайне мал. Эти факторы приводят к большему значению эффективности усилителя, чем у класса А, но выходной сигнал при этом имеет нелинейные искажения.

В усилителе класса АВ рабочая точка транзисторов выбирается таким образом, чтобы угол проводимости транзисторов был в пределах от 180° до 360° (в большинстве случаев угол незначительно превышает 180°). Таким образом каждый транзистор усиливает не ровно половину сигнала до пересечения нулевого значения, а чуть больше, и искажение выходного сигнала сглаживается, поскольку сигнал усиливается целиком без скачков и провалов, связанных с переключением транзисторов. Для того чтобы добиться включения необходимого режима транзисторов к базам (затворам) подключаются несколько диодов и/или резисторов.

Из всех усилителей класс С достигает наивысших значений эффективности, однако при этом выходной сигнал очень сильно искажается. На базе транзистора класса С задаётся такое смещение, чтобы он был закрыт больше половины периода входного сигнала. Иными словами угол проводимости транзистора в классе С задаётся в интервале от 0° до 180°. Поскольку большую часть времени транзистор закрыт, то и потери на нём минимизированы, а эффективность благодаря этому может достигать 100 % в идеальном случае.

Принципы построения квадратурных демодуляторов. Требования к характеристикам радиотракта и демодулятора.

В цифровых приемниках перенос частоты осуществляется сразу на нулевую частоту. При приеме сигналов со сложными видами модуляции важен точный прием не только амплитудной, но и фазовой составляющей сигнала.

Для того чтобы не потерять фазу принимаемого сигнала, из сигнала с выхода цифрового фильтра основной избирательности выделяется его синфазная I и квадратурная составляющие. Для этого сигнал умножается на тригонометрические функции sin(ω_прt) и cos(ω_прt).

Результат представляет собой сигналы, которые готовы для дальнейшей обработки.

В квадратурной модуляции мы используем низкочастотные сигналы для создания амплитудно-, частотно- или фазо-модулированного сигнала, который будет усилен и передан. В квадратурной демодуляции мы преобразуем имеющийся модулированный сигнал в соответствующие низкочастотные сигналы. Важно понимать, что принятый сигнал может быть от передатчика любого типа – квадратурная демодуляция не ограничивается сигналами, которые изначально были созданы посредством квадратурной модуляции.

Фильтры нижних частот необходимы, потому что квадратурное умножение, применяемое к принятому сигналу, ничем не отличается от умножения, используемого, например, в обычном амплитудном демодуляторе. Спектр принятого сигнала будет сдвинут вниз и вверх на значение частоты несущей, таким образом, фильтр нижних частот необходим для подавления высокочастотных составляющих, связанных со спектром, центрированным вокруг несущей частоты.

Существует несколько подходов к построению ВЧ-тракта радиоприемного устройства: С оцифровкой комплексного сигнала и с оцифровкой вещественного сигнала.

1. В первом случае аналого-цифровое преобразование производится по выходу квадратурного демодулятора (для каждой квадратуры на нулевой частоте).

2. Во втором случае — до квадратурного демодулятора, при этом сам квадратурный демодулятор и последующие компоненты являются цифровыми.

Независимо от конкретной реализации для согласования параметров входного сигнала с характеристиками АЦП должны быть выполнены два основных условия:

1. Мощность сигнала на входе АЦП не должна превышать допустимую, на выходе АЦП не должно быть шумов переполнения;

2. Шумы квантования не должны превышать уровень шумов в составе входного сигнала, АЦП не должен вносить заметных шумов.