|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Описание работыВ работе исследуется широкополосный усилитель, функционирующий в диапазоне частот 0,01-100 МГц, спроектированный и разработанный в соответствии с требованиями, предъявляемыми к современным перспективным широкополосным усилителям (ШПУ). Усилитель в рабочем диапазоне частот имеет следующие технические показатели: 1) коэффициент усиления - 12±1 дБ; 2) коэффициент шума - не более 3,0 дБ; 3) входные и выходные сопротивления - в пределах 30-80 Ом; 4) сопротивления источника сигнала (генератора) и нагрузки - 75 Ом; 5) нелинейные искажения, оцениваемые динамическим диапазоном по интермодуляции третьего порядка, - 90-112 дБ (исследуется в последующей лабораторной работе); 6) напряжения питания при токе потребления 100 мА - 151±1 В.
Фотография лабораторного стенда приведена на рис. 1, принципиальная схема – на рис. 2 в. Особенностью усилителя является использование на входе и выходе трансформаторов типа «длинной линии» (ТДЛ), которые на высоких частотах диапазона функционируют как длинная линия (рис. 2 б), а на низких - как обычный трансформатор (рис. 2 а), волновое сопротивление (ρ) которых полностью определяет широкополосность усилителя.
Рис. 1 Фотография лабораторного стенда для исследования ШПУ
а)
б)
в) Рис. 2. Эквивалентная схема ТДЛ на низких частотах (а), на высоких – (б) и принципиальная электрическая схема исследуемого ШПУ на ТДЛ (в)
Широкополосный трансформатор ТДЛ представляет собой конструкцию из тороидального магнитопровода (ферритового кольца), на который наматываются обмотки их двух, трех и т.д. свитых между собой проводников, образующих симметричные длинные линии (ДЛ). При этом для достижения в ТДЛ максимальной широкополосности ДЛ согласуют с источником сигнала RГ и нагрузки RН, то есть как со стороны входа, так и выхода усилителя. При простейшем включении в цепи сигнала и нагрузки двух, трех или n-проводных линий (см. рис. 2), обеспечивающем величину соотношения напряжений на входе и выходе трансформатора соответственно 1:2; 1:3; 1:n либо аналогично сопротивлений 1:4; 1:9; 1: п2, условие согласования определяется соотношением (1) где ρ - волновое сопротивление, Ом; С - емкость ДЛ при XX на выходе; L - индуктивность ДЛ при КЗ на выходе. В частности, для двухпроводной ρ = RГ / 3 = 2 RН, а для трехпроводной ρ = RГ / 3 = 3 RН. Следовательно, при неизменных RГ и RН предельно возможная широкополосность трансформатора полностью определяется постоянством величины ρ между всеми проводниками ДЛ. Широкополосность усилителя в целом определяется нижней и верхней граничными частотами, на которых коэффициент усиления уменьшается на 3 дБ (1,7 раз). При этом нижняя граничная частота определяется максимальным значением магнитной проницаемости μ ≥ 4000 и наибольшим числом витков, однако, при этом длина ДЛ в сантиметрах где - фазовая скорость распространения сигнала, приблизительно равная ≈ (1…1,6)·1010, см/с f MAX - максимальная частота сигнала, Гц. Верхняя граничная частота усилителя определяется максимальной граничной частотой биполярного транзистора (БПТ), а также минимальными геометрическими размерами ферритового кольца. При этом для уменьшения входного сопротивления усилителя на низких частотах необходимо увеличить погонную емкость С, что достигается скручиванием проводников. Кроме того, для уменьшения шумов и нелинейных искажений в схему ШПУ введена «бесшумная» отрицательная обратная связь (ООС) по току за счет дополнительной обмотки L ДОП, шунтирование которой резистором малой величины компенсирует ограничение широкополосности из-за введения ООС. Его величина выбирается из соотношения , (1) где п= l1 / lдоп, l 1 - длина проводника ДЛ; l доп - длина проводника дополнительной обмотки L ДОП. Таким образом, максимальная широкополосность при оптимальных других параметрах достигается применением БПТ с высокой граничной частотой усилителя и ТДЛ с максимальными значениями μ, а также постоянством ρ во всем диапазоне частот.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.) |