Билет №13

Способы увеличения линейности усилителей мощности. Область применения. Основные проблемы при разработке схем.

Как правило, лучшей линейности усилителей добиваются за счет увеличения мощности выходного каскада. Однако при этом эффективность усиления падает, следовательно, рассеивается больше тепла, что, в конечном счете, увеличивает энергопотребление системы и уменьшает время работы портативного устройства.

Один из методов улучшения линейности — использование РЧ-усилителей с понижающей передачей, в которых выходной сигнал всегда меньше напряжения питания. Как и в предыдущем случае, при этом подходе эффективность усиления падает. Для увеличения эффективности работы однотранзисторного выходного каскада нужно приблизить выходной сигнал к напряжению питания путем соответствующего выбора напряжения питания и импеданса нагрузки. При этом уменьшается мощность, рассеиваемая выходными транзисторами, поскольку разность между сигналом и напряжением питания мала, и портится линейность характеристики как на радио-, так и на звуковых частотах.

Выходные каскады усилителей класса А также вносят нелинейности, поэтому положительные и отрицательные полуволны выходного сигнала становятся несимметричными. На низких частотах эта проблема разрешается путем введения обратной связи. Линейность ОУ повышается также за счет использования большого количества отрицательных ОС. Отметим, что введение ОС помогает не только улучшить линейность характеристик, но и повысить коэффициент передачи в прямом направлении.

Системы стабилизации несущей частоты и частоты гетеродинов в приемных и передающих устройствах. Основные параметры, принцип действия.

Стаби́льность частоты́ — характеристика автогенераторов, показывающая отклонение частоты генератора (уход частоты) от первоначального значения.

Факторами вызывающими уход частоты являются температура окружающей среды, влажность воздуха, изменение питающих напряжений, влияние магнитного поля, старение колебательной системы автогенератора и др. Уменьшение влияния этих факторов достигается параметрической и кварцевой стабилизациями.

Параметрическая стабилизация частоты осуществляется подбором элементов схемы (конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов, транзисторов), параметры которых в процессе работы изменяются мало.

Кварцевая стабилизация частоты заключается в применении кварцевых резонаторов, что дает очень низкую нестабильность частоты, обычно порядка

Для увеличения стабильности гетеродинов нужно увеличивать стабильность частотозадающих элементов. В результате можно получить стабильность на два порядка выше при применении в качестве частотозадающих элементов генераторы кварцевых резонаторов. Кварцевый резонатор применяется в гетеродинах радиоприемников в качестве частотозадающего колебательного резонансного LC контура. Благодаря малым потерям энергии в данном резонаторе удается достигнуть добротности порядка нескольких тысяч.

Билет №14

Улучшение параметров линейных маломощных широкополосных и резонансных транзисторных усилителей с помощью отрицательной обратной связи.

К эффективным средствам увеличения линейности трактов усиления мощности (ТУМ) относится отрицательная обратная связь (ООС). В тех случаях, когда речь идет об усилении сигналов с изменяющейся амплитудой, может быть использована как обратная связь по высокой частоте, так и ООС по огибающей.

При анализе эффективности ООС обычно считается, что сам усилительный тракт является линейным и имеет коэффициент передачи K(p), а искажения, зависящие от уровня его выходного сигнала, создаются отдельным источником uиск, включенным в выходную цепь ТУМ. Структурная схема ТУМ с ООС по высокой частоте с учетом сделанного допущения представлена на рис. 3.

Рисунок 3 – Структурная схема ТУМ с ООС по высокой частоте

При разомкнутой петле обратной связи сигнал на выходе ТУМ описывается дифференциальным уравнением:

(1)

где u_вых.р и u_вх.р – мгновенные значения напряжений на выходе и входе ТУМ; K(p) – дробно-рациональная функция оператора дифференцирования p=d/dt; u_иск.р – мгновенное значение напряжения искажений в выходном сигнале ТУМ.

При замыкании петли обратной связи напряжение на выходе усилительного тракта станет равным

(2)

где K_о.с(p)=β(p)K_HO(p) – коэффициент передачи цепи обратной связи; β(p) и K_HO(p) – дробно-рациональные функции оператора p; – коэффициент передачи НО по сигналу обратной связи; u_иск.з – напряжение искажений в выходном сигнале ТУМ при наличии обратной связи.

Из (2) следует, что введения ООС по высокой частоте уменьшает уровень полезного сигнала на выходе ТУМ, что требует соответствующего увеличения напряжения возбуждения, т. е.

(3)

Подставив (3) в (2), окончательно получим

(4)

Системы стабилизации амплитуды радиосигналов в передающих и приемных устройствах. Основные параметры, принцип действия.

Факторами, дестабилизирующими амплитуду колебаний в генераторе, являются: изменение внешних условий (температуры, влажности, давле­ния), питающих напряжений, смена активных элементов и т.д.

Ограничение амплитуды в современных автогенераторах осуществляется или за счет инерционного элемента ИНЭ, введенного в цепь отрицательной обратной связи автогенератора, или системой АРУ.

При стабилизации амплитуды с помощью ИНЭ по заданной амплитуде выходного напряжения выбирается рабочая точка на вольт-амперной характеристике ИНЭ и затем рассчитываются элементы цепи отрицательной обратной связи.

В расчете системы с АРУ вначале выбирается тин регулирующего полевого транзистора T₁. Затем находятся его параметры (U_отс ,R_опт,U_зн, R_нпт).

Затем, исходя из значения выходного напряжения автогенератора и того, что напряжение на полевом транзисторе не должно превышать 0,2В, рассчитываются сопротивления цепи обратной связи R_св1 R_св2 (рис. 10)

После расчета схемы стабилизации определяются основные характеристики автогенератора: нестабильность частоты и амплитуды колебаний при изменении температуры; искажения формы выходного напряжения.