Применение трансформаторных обратных связей в широкополосных усилителях | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 10 октября, печатный экземпляр отправим 14 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (289) декабрь 2019 г.

Дата публикации: 23.12.2019

Статья просмотрена: 145 раз

Библиографическое описание:

Вольский, А. В. Применение трансформаторных обратных связей в широкополосных усилителях / А. В. Вольский. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 51 (289). — С. 232-234. — URL: https://moluch.ru/archive/289/65580/ (дата обращения: 26.09.2020).



В статье представлены и описаны основные схемы усилителей, в которых применяются трансформаторные обратные связь без потерь, для повышения линейности усилителя.

Ключевые слова: динамический диапазон, отрицательная обратная связь, трансформатор, автотрансформатор, коэффициент усиления.

Важной характеристикой усилителя является динамический диапазон (ДД), который определяется порогом чувствительности, определяемый собственными шумами, а также линейностью.

Значительно расширить ДД устройств широкополосного усиления возможно за счет увеличения мощности силовых СВЧ-транзисторов и трансформаторными схемами усилителей с обратной связи.

Существует следующий метод повышения линейности усилителя — это применение линейной обратной отрицательной связи (ЛООС). Специальные схемы ЛООС чаще всего называемые «бесшумной” ЛООС представлены на рисунке 1. Такой тип обратной связи иногда называют обратной связью без потерь, которая была разработана Нортоном [1].

а) б)

Рис. 1. Схемы усилителей с «бесшумной» ЛООС:

а) Усилитель с трансформаторной обратной связью;

б) Усилитель с автотрансформаторной обратной связью.

Введением в цепь ООС позволяет получить вещественное устойчивое и высококачественное усиление. Могут быть значительно уменьшены такие параметры как, частотные и фазовые искажения, фон, нелинейные искажения и др.

Введением в трансформатор ООС достигается противофазность токов в первичной и вторичной обмотке. В результате чего происходит линейное перемещение электрической энергии из первичной обмотки во вторичную, при этом потери в трансформаторе минимальные [2].

Усилитель странсформаторной обратной связью

На рисунке 1 (а) была представлена схема усилителя с трансформаторной обратной связью (УТОС).

Схема, предложенная Нортоном, содержит только два компонента — транзистор и трансформатор, соединенные таким образом, чтобы обеспечить согласование на входе и на выходе при помощи трансформаторной отрицательной обратной связи. В прямом направлении схема дает коэффициент усиления по мощности:

,

(1)

где Ki — коэффициент передачи по току;

Кt — коэффициент трансформации.

При обратном направлении — уменьшается:

()

Усилитель собратной связью автотрансформатора

Схема усилителя, показанная на рисунке 1(б), получается из схемы, показанной на рисунке 1(а), путем повторного подключения заземленной клеммы вторичной обмотки к входу усилителя. В этом случае первичные и вторичные обмотки соединены. Несмотря на такие небольшие изменения, некоторые свойства усилителя резко меняются.

Эта замена необходима, поскольку она учитывает (n+1)/n–кратный ток на входе усилителя, сохраняет мощность источника сигнала неизменной и не влияет на какие-либо параметры усилителя. Однако формальная идентичность схем вещественна только на промежуточных частотах. В действительности выходная обмотка трансформатора обратной связи в цепи Нортона подключается параллельно нагрузке. Поэтому индуктивность намагниченности и потери в феррите и собственная емкость учитываются адмиттансом (комплексная проводимость). В схеме, показанной на рисунке 1 (б), те же самые импедансы соединены параллельно с эмиттерно-коллекторным соединением. Их влияние учитывается допуском и, уменьшается на (1–α) раз. Это приводит к резкому увеличению пропускной способности схемы.

Следовательно, обратная связь автотрансформатора по сравнению с обратной связью трансформатора дополнительно уменьшает влияние потерь и нелинейных искажений в магнитном сердечнике в (1-КI).

Таким образом, неоспоримыми преимуществами схемы Нортона являются его предельная простота, двунаправленное согласование, чрезвычайно низкий уровень шума, широкий полосовой диапазон и высокая линейность.

Основными его недостатками являются относительно низкий коэффициент усиления, трудности реализации трансформатора при увеличении fmax и Кт>>1, а также невозможность компенсации потерь и нелинейных искажений в ферритовом сердечнике. Эти недостатки стимулируют поиск других схем с обратной связью без потерь и их исследованием [1], [3].

Уникальное сочетание полезных свойств и простоты этих схем свидетельствует о том, что их разработка и широкое применение будут столь же полезны, как и в свое время появление широкополосных трансформаторов с распределенными параметрами. Естественно, это мешает пониманию специфических особенностей их работы, определению их возможностей и оптимизации схем, а также синтезу новых схем. Их широкое применение ограничено возможной нестабильностью широкополосных усилителей с большим количеством отрицательных обратных связей [4].

Литература:

  1. Abranin E. P., Bruck YU. M. Highly linear broadband amplifiers with lossless feedback Part 1 // INT. J. ELECTRONICS. Сер. 68. — 1990. — № 5. С. 743–756.
  2. Косточкин М. Л., Аржаков В. А. Анализ методов повышения линейности усилителей // Омский научный вестник. Сер. 100. — 2011. — № 2. С. 205–209.
  3. Abranin E. P., Bruck YU. M. Highly linear broadband amplifiers with lossless feedback Part 2 // INT. J. ELECTRONICS. Сер. 69. — 1990. — № 3. С. 345–357.
  4. Цыкин Г. С. Отрицательная обратная связь и ее применение: учебник для вузов — М.: Радио и связь, 1970. — 138 с.
Основные термины (генерируются автоматически): обратная связь, коэффициент усиления, вторичная обмотка, вход усилителя, динамический диапазон, потеря, рисунок, схема, схема усилителя, трансформаторная обратная связь.


Ключевые слова

трансформатор, коэффициент усиления, динамический диапазон, отрицательная обратная связь, автотрансформатор

Похожие статьи

Простейший операционный усилитель на полевых транзисторах...

Операционный усилитель является универсальным устройством, которое позволяет проводить различные операции с аналоговыми сигналами. Одни из самых простейших и основных операция — это усиление входного сигнала, сложение, вычитание...

Классы усилителей мощности. Усилители классов А, В, АВ, С

Основными характеристиками усилителя мощности являются: линейность, коэффициент усиления, эффективность и выходная мощность.

Существует несколько вариантов классификации усилителей мощности, но наиболее часто используют разделения на классы.

Усилитель сигнала термопары | Статья в сборнике...

Разрабатывается усилитель сигнала термопары и усилитель мощности для управления

Электрическая схема блока измерения температуры и блока нагрева показаны на рисунках 1 и 2

Так как основной усилитель DA2 имеет коэффициент усиления 200, то компенсирующее...

Архитектура аналоговых перемножителей напряжений на базе...

При реализации АПН по схеме на рис. 1 дополнительно повышается симметрия схемы. Это объясняется тем, что при напряжении источника смещения Ес1, равном статическому напряжению на выходе АПН (Uвых.с≈ Ес1), обеспечивается более прецизионное деление тока...

Расчет резонансного усилителя с быстрым установлением...

Резонансный усилитель с быстрым установлением выходного напряжения относится к

Он предназначен для усиления и выделения полезной информации, которая передается с

Резонансный усилитель работает следующим образом. Появившийся на входе усилителя...

Разработка термостабильного источника опорного напряжения

В основу была положена схема ИОН на диодах и операционных усилителях. Выполнена сравнительная оценка концепций, на которых базируется известный источник опорного напряжения на диодах и операционных усилителях и предлагаемый нами.

Оценивание параметра задержки, не управляемое решениями

Рис. 1. Оценивание времени сдвига без обратной связи по решению для АМ в базовой полосе частот.

Для того чтобы восстановить переданную информацию в цифровой системе связи выход демодулятора должен периодически стробироваться со скоростью передачи символов в...

Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы...

здесь коэффициент регулятора скорости; коэффициент обратной связи суммирующего сигнала с выхода нелинейного звена ( и датчика скорости; коэффициент обратной связи по скорости системы ПЧ-АД. Подставляя уравнение (4) во второе уравнение системы уравнений...

Разработка блока управления для стиральной машины

Резисторы R2 и R3 образуют цепь обратной связи, задающей коэффициент усиления операционного усилителя.

Для управления нагрузкой (нагревателем, электродвигателем и насосом) используется схема управления с использованием симистора.

Обработка сигналов с фазовой манипуляцией способом прямого...

Рис.3. Типовая схема включения. Если исключить из обвязки ИМС проходные конденсаторы и задействовать внутренний генератор, то можно добиться передачи сигнала с кратковременной фазовой манипуляцией. Это позволяет обрабатывать сигнал телеметрической информации с...

Похожие статьи

Простейший операционный усилитель на полевых транзисторах...

Операционный усилитель является универсальным устройством, которое позволяет проводить различные операции с аналоговыми сигналами. Одни из самых простейших и основных операция — это усиление входного сигнала, сложение, вычитание...

Классы усилителей мощности. Усилители классов А, В, АВ, С

Основными характеристиками усилителя мощности являются: линейность, коэффициент усиления, эффективность и выходная мощность.

Существует несколько вариантов классификации усилителей мощности, но наиболее часто используют разделения на классы.

Усилитель сигнала термопары | Статья в сборнике...

Разрабатывается усилитель сигнала термопары и усилитель мощности для управления

Электрическая схема блока измерения температуры и блока нагрева показаны на рисунках 1 и 2

Так как основной усилитель DA2 имеет коэффициент усиления 200, то компенсирующее...

Архитектура аналоговых перемножителей напряжений на базе...

При реализации АПН по схеме на рис. 1 дополнительно повышается симметрия схемы. Это объясняется тем, что при напряжении источника смещения Ес1, равном статическому напряжению на выходе АПН (Uвых.с≈ Ес1), обеспечивается более прецизионное деление тока...

Расчет резонансного усилителя с быстрым установлением...

Резонансный усилитель с быстрым установлением выходного напряжения относится к

Он предназначен для усиления и выделения полезной информации, которая передается с

Резонансный усилитель работает следующим образом. Появившийся на входе усилителя...

Разработка термостабильного источника опорного напряжения

В основу была положена схема ИОН на диодах и операционных усилителях. Выполнена сравнительная оценка концепций, на которых базируется известный источник опорного напряжения на диодах и операционных усилителях и предлагаемый нами.

Оценивание параметра задержки, не управляемое решениями

Рис. 1. Оценивание времени сдвига без обратной связи по решению для АМ в базовой полосе частот.

Для того чтобы восстановить переданную информацию в цифровой системе связи выход демодулятора должен периодически стробироваться со скоростью передачи символов в...

Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы...

здесь коэффициент регулятора скорости; коэффициент обратной связи суммирующего сигнала с выхода нелинейного звена ( и датчика скорости; коэффициент обратной связи по скорости системы ПЧ-АД. Подставляя уравнение (4) во второе уравнение системы уравнений...

Разработка блока управления для стиральной машины

Резисторы R2 и R3 образуют цепь обратной связи, задающей коэффициент усиления операционного усилителя.

Для управления нагрузкой (нагревателем, электродвигателем и насосом) используется схема управления с использованием симистора.

Обработка сигналов с фазовой манипуляцией способом прямого...

Рис.3. Типовая схема включения. Если исключить из обвязки ИМС проходные конденсаторы и задействовать внутренний генератор, то можно добиться передачи сигнала с кратковременной фазовой манипуляцией. Это позволяет обрабатывать сигнал телеметрической информации с...

Задать вопрос