Частотно-разделительные цепи многоканальных импульсных усилителей

Исследования различных вариантов построения двухканальных усилителей, выполненных на основе схемы, приведенной на рис. 7.1, с частотно-разделительными цепями различных порядков, показали следующее [74]. Создание двухканальных усилителей с частотным разделением каналов, предназначенных для усиления импульсных сигналов, возможно при использовании частотно-разделительных цепей на фильтрах первого порядка и включенных либо только на входе, либо только на выходе. Структуры построения таких усилителей приведены на рис. 7.5 и 7.6, где ? — сумматор.

Амплитудно-частотная характеристика таких усилителей равномерна, фазочастотная характеристика линейна, а переходная характеристика не имеет провалов. Действительно, при условии идеальности канальных усилителей нормированную относительно Я„

Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с сумматором на выходе

Рис. 7.5. Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с сумматором на выходе

Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с сумматором на входе

Рис. 7.6. Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с сумматором на входе

Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с частотно-разделительными цепями на входе и выходе

Рис. 7.7. Функциональная схема двухканального усилителя импульсных сигналов с частотно-разделительными цепями на входе и выходе

и /ст передаточную характеристику рассматриваемых усилителей можно описать в символьном виде дробно-рациональной функцией комплексного переменного:

где р — jQ„; = ш/(2тг/ст) — нормированная частота; ш — текущая круговая частота; сц = 2CiH; а2 = Li„Ci„; bi = l,5Ci„ + 0,5Li„; b2 Li„Ci„; Ci„ = CiR„2nfc.r — нормированное относительно /?,, и /ст значение С; LlH = Ь12тг/ст/7?н — нормированное относительно Дн и /ст значение L |; R,, — сопротивление нагрузки.

Учитывая, что должно выполняться равенство [73] CiLi — (27г/ст)2, из системы уравнений ал Д; а2 — Ь2', ЬС = 1 получим условия, при которых отсутствуют искажения амплитудно- частотной и переходной характеристик усилителя:

Недостатком функциональных схем двухканальных усилителей, приведенных на рис. 7.5 и 7.6, является необходимость использования сверхширокополосных сумматоров с развязанными входами. Этого можно избежать, воспользовавшись схемой двухканального усилителя импульсных сигналов, описанной в [75] (рис. 7.7).

Для минимизации взаимного перекрытия рабочих частот УВЧ и УНЧ нормированные относительно Пи и /ст значения элементов Cl, LI, С2 следует выбирать из условий [76]:

В этом случае нормированная амплитудно-частотная характеристика усилителя

где

Полное отсутствие искажений амплитудно-частотной и переходной характеристик соответствует выполнению условий:

Несмотря на то что в системе четырех уравнений (7.3) имеется только три варьируемых параметра, она имеет единственное решение:

В соответствии с этим выбор нормированных значений элементов Cl, С2, СЗ, LI, L2, R1 из условий (7.3), (7.5) позволяет полностью устранить искажения амплитудно-частотной и переходной характеристик обусловленные использованием частотно-разделительных цепей и обеспечить взаимное перекрытие частот УВЧ и УНЧ равным единице.

Функциональная схема многоканального варианта импульсного

Рис. 7.8. Функциональная схема многоканального варианта импульсного

усилителя

Схемное решение, приведенное на рис. 7.7, может быть распространено и на случай многоканальной структуры импульсного усилителя (рис. 7.8), где ПУ — полосовой усилитель [76].

Для трехканального варианта импульсного усилителя требуемые амплитудно-частотные характеристики канальных усилителей приведены на рис. 7.9.

При заданных значениях Д,., Дн, /Нувч>/вунч> с учетом методики расчета полосовых фильтров и соотношений (7.3) и (7.5), элементы трехканального варианта схемы, приведенной на рис. 7.8, рассчитываются по формулам:

Требуемые формы АЧХ канальных усилителей трехканального варианта импульсного усилителя

Рис. 7.9. Требуемые формы АЧХ канальных усилителей трехканального варианта импульсного усилителя

Принципиальная схема трехканального импульсного усилителя

Рис. 7.10. Принципиальная схема трехканального импульсного усилителя

В случае двухканального варианта усилителя (рис. 7.8) /нувч = /вУНЧ и значения элементов Cl, С2, СЗ, LI, L2, Rl, R2 также могут быть рассчитаны по соотношениям (7.6).

На рис. 7.10 приведена принципиальная схема трехканального импульсного усилителя, реализованного по функциональной схеме рис. 7.8 и позволяющего наглядно продемонстрировать влияние каждого из канальных усилителей на форму импульсного сигнала на его выходе. Частота /вунч усилителя выбрана равной 0,5 МГц; частота /„увч выбрана равной 5 МГц, коэффициент усиления усилителя равен 3 дБ.

На рис. 7.11 приведена форма сигнала на выходе рассматриваемого усилителя при подаче на его вход тестового импульсного сигнала длительностью 1 мкс. На рис. 7.12-7.14 приведены экспериментальные характеристики усилителя при его работе без УВЧ, без ПУ и без УНЧ.

Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе трехканального усилителя

Рис. 7.11. Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе трехканального усилителя

Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без УВЧ

Рис. 7.12. Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без УВЧ

Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без ПУ

Рис. 7.13. Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без ПУ

Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без УНЧ

Рис. 7.14. Экспериментально измеренная форма импульсного сигнала на выходе усилителя при его работе без УНЧ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >