содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

УСИЛИТЕЛИ РАДИОСИГНАЛОВ

С помощью этих устройств за счет энергии источников литания усиливается напряжение, ток или мощность электрических колебаний. Наибольшее распространение в технике связи получили усилители высоких и низких частот, собранные на электронных лампах и полупроводниковых приборах (транзисторах).

Типы усилителей. По характеру нагрузки в цепи анода различают усилители, собранные на резисторах и конденсаторах, с трансформаторной связью, резонансные и полосовые.

Рис. 12. Ламповый (а) и транзисторный (б) усилители па резисторах

Простейшим усилителем напряжения является усилитель, собранный на резисторах и конденсаторах (рис. 12, а). В цепь управляющей сетки пентода включен конденсатор связи (он же разделительный) Ср, который служит для связи предыдущего устройства с каскадом усиления по высокой частоте и предотвращает попадание постоянной составляющей анодного напряжения на управляющую сетку. Конденсатор связи совместно с межэлектронной емкостью лампы Сск (сетка-катод) определяет частотную характеристику усилителя. Резистор Rg носит название резистора утечки, через него с управляющей сетки на «землю» отводятся электроны, которые за счет электронного потока создают потенциал, мешающий работе лампы. На этом резисторе, благодаря сеточному току, возникает автоматическое напряжение смещения. Кроме того, на нем же создается разность потенциалов за счет тока полезного сигнала, которая управляет электронным потоком лампы. Для сглаживания пульсаций напряжения смещения параллельно резистору Rg включается блокировочный конденсатор.
 

Рис. 13. График (а) и схемы фиксации рабочей точки транзистора: б — током базы; в — с помощью делителя напряжения

В цепь катода включен резистор Rк, на котором возникает падение напряжения. Параллельно резистору Rк включен конденсатор Ск, выполняющий роль развязывающего элемента по переменной составляющей анодного тока. Для переменного тока конденсатор Ск представляет незначительное сопротивление, поэтому на изменение напряжения смещения эти колебания существенного влияния оказывать не будут. Напряжение смещения выбирается из условия прохождения по резистору Rк постоянной составляющей катодного тока при заданном режиме работы усилителя и при отсутствии на управляющей сетке напряжения сигнала.

Автоматическое напряжение смещения на управляющей сетке может быть создано за счет падения напряжения на резисторе, включенном в цепь катода прямого накала. В цепи накалов ламп усилителей высокой частоты во многих случаях включают индуктивности, являющиеся одновременно и элементами фильтра и резисторами для создания напряжения смещения.

В цепь экранной сетки включен гасящий резистор Rэ и блокировочный (он же разделительный и развязывающий) конденсатор Сэ. Через гасящий резистор подается напряжение на экранную сетку от общего источника анодного напряжения.

Через конденсатор Сэ отводится переменная составляющая тока экранной сетки на «землю».

Напряжение на экранную сетку обычно подается через делитель напряжения от общего источника анодного напряжения. Несмотря на то что подача напряжения на экранную сетку через делитель более качественна, чем через гасящий резистор, она приводит к большей потере энергии источника и в переносных радиостанциях почти не применяется.

В цепь анода усилителя включается резистор нагрузки, на котором происходит падение напряжения в зависимости от действия управляющего напряжения на входе усилителя.

Для получения больших амплитуд переменной составляющей анодного тока желательно было бы выбирать Rа
больших номиналов, но это приводит к уменьшению анодного тока лампы, поэтому практически величина Rа выбирается в пределах 5—20 кОм.

Благодаря простоте наибольшее распространение получили усилители напряжения типа RС, собранные на пентодах. Схемы RC на транзисторах аналогичны схемам ламповых усилителей. Отличие лишь в том, что в транзисторных схемах требуется фиксация и температурная стабилизация точки покоя, а управление работой усилителя производится током, а не напряжением.

Точка покоя определяется величиной тока базы при входном напряжении UBx = 0. Величина этого тока зависит от разности потенциалов между базой и эмиттером. Точка «А» на линии нагрузки (рис. 13, а), определяющая величину тока в выходной цепи (коллектора) и соответствующая току покоя базы при заданных напряжениях Uбэ и Uкэ, называется рабочей точкой.

Заданное напряжение рабочей точки на линии нагрузки устанавливается подбором величины сопротивления резистора базы или делителем напряжения, включенным в цепь базы.

Температурная нестабильность параметров транзисторов приводит к изменению тока покоя базы, к изменению положения рабочей точки на линии нагрузки, а следовательно, и к неустойчивости работы схемы усилителя. Для повышения этой устойчивости применяются термостабилизация я термокомпенсация режимов транзисторных схем.

Термостабилизация (рис. 14) предусматривает наличие отрицательной обратной связи по Постоянному току или напряжению, которая вызывает обратные изменения выходного параметра по сравнению с изменениями, вызванными температурными колебаниями. При термокомпенсации во входную цепь транзисторного усилителя включается термоэлемент, имеющий равный по величине и противоположный по знаку с входным устройством усилителя температурный коэффициент сопротивления.

Эти способы позволяют ослабить или скомпенсировать в определенных пределах температурную нестабильность транзисторных схем.

Широкое применение находит одна из схем транзисторного усилителя RC (см. рис. 12,6). Усилитель собран на двух транзисторах Т1 и Т2. Связь между каскадами осуществляется через конденсатор Ссв. Фиксация точки покоя производится в первом каскаде усиления резистором R1, во втором — делителем R4R5. Температурная стабилизация осуществляется применением обратной связи по постоянному току в цепях R3C2 и R7C4.

Ламповые и транзисторные усилители типа RC находят применение в модулирующих каскадах радиопередатчиков и схемах предварительного усиления трактов низкой частоты радиоприемников. Эти усилители работают в режиме класса А.

Если в усилителе RC вместо Rа, являющегося нагрузкой в цепи анода, включить резонансный контур, трансформатор или полосовый контур, то усилитель получит название резонансного, трансформаторного или полосового.
 

Рис. 14. Схема температурной стабилизации с помощью отрицательной обратной связи по постоянной составляющей тока эмиттера
 

Выходные усилители напряжения и мощности. Для
усиления колебаний возбудителя до величин, способных выделить на нагрузке выходного каскада достаточную мощность, обеспечивающую заданную дальность радиосвязи, применяются усилители напряжения и мощности. В большинстве случаев усиление высокочастотного сигнала производится в нескольких ступенях предварительных и оконечных усилителей. В радиостанциях малой мощности, как правило, имеется по одному каскаду предварительного и оконечного усиления мощности. По характеру нагрузки в анодной цепи усилители мощности являются резонансными усилителями.

В выходном усилителе мощности (рис. 15, а) производится также и амплитудная модуляция высокочастотного сигнала с использованием пентодной сетки, на которую подается модулирующее напряжение. Лампа усилителя используется и для манипуляции незатухающих колебаний в сеточной цепи. Для этой цели при работе радиостанции в режиме телеграфия» на управляющую сетку лампы подается значительное отрицательное напряженно ( — 275 В). К сетке подключен телеграфный ключ К. Когда ключ разомкнут, напряжение —275 В запирает лампу, и излучения не будет. Как только произойдет нажатие ключа, отрицательное напряжение замыкается на «землю», лампа отпирается и ее электронный поток управляется напряжением высокочастотных колебаний. Происходит излучение электромагнитных колебаний. Нагрузкой в цепи усилителей являются резонансные контуры.

Антенна — полезный потребитель мощности выходного каскада передатчика. По способу передачи энергии от усилителя в антенну различают простые и сложные схемы усилителей мощности. Если антенна включается непосредственно в анодную цепь, то схема называется простой; при использовании промежуточных контуров — сложной.

Для работы передатчиков на симметричные антенны применяются двухтактные выходные каскады (рис. 15, г). Можно считать, что такой каскад состоит из двух отдельных усилителей, собранных на лампах Л1 и Л2, имеющих общую нагрузку. В результате на нагрузке выделяемся удвоенная мощность. Двухтактные усилители могут работать в режимах усиления А, В, AB1, В1 При работе в режимах А и AB1 можно применять автоматическое смещение на управляющих сетках ламп. В режимах B и B1 для подачи смещения на управляющую сетку требуется отдельный источник питания.