Полосовой усилитель

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических установках. Технический результат заключается в увеличении динамического диапазона при усилении сигналов в узком диапазоне частот за счет снижения уровня шумов. Указанный результат достигается за счет того, что в полосовой усилитель, содержащий интегральный усилитель, первый и второй конденсаторы и резистор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом с входом интегрального усилителя, выход которого является выходом устройства, дополнительно включена катушка индуктивности, соединенная первым выводом с входом интегрального усилителя, а вторым выводом с первыми выводами первого и второго конденсаторов, причем второй вывод первого конденсатора является входом устройства, а второй вывод второго конденсатора соединен с выходом устройства. 3 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических установках, в частности, в радиоприемных устройствах.

Известно устройство для усиления сигналов в заданной полосе частот, содержащее усилительный элемент (транзистор) и LC-цепь второго порядка (колебательный контур) (см., например, Гоноровский И. С. «Радиотехнические цепи и сигналы». Учебник для вузов. Изд. 5-е исправленное. Дрофа 2006, стр. 222).

Недостатком схемы является низкий динамический диапазон, который описывается формулой:

где Umax - максимальное напряжение без искажений формы, Umin - уровень шума.

Уровень шума зависит от шумовых свойств элементов схемы (в том числе транзистора) и способа включения усилительного элемента в избирательную цепь. В указанном устройстве усилитель предшествует нагрузке, поэтому шумы усиливаются вместе с сигналом, а затем фильтруются, что приводит к снижению динамического диапазона за счет дополнительных шумов транзистора.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство (Л.П. Хьюлсман, Ф.Е. Аллен, Введение в теорию и расчет активных фильтров. Перевод с английского Н.Н. Слепова, под ред. А.Е. Знаменского. - М.: «Радио и связь», 1984, стр. 155, рис. 4.3 - 1), содержащее интегральный усилитель, первый и второй конденсаторы, первый, второй и третий резисторы (фиг. 1), подключенные так, что описывается передаточной функцией второго порядка:

где R1=R2=R3=R и C1=C2=C, K0 - коэффициент усиления усилителя.

Недостатком схемы такого полосового усилителя является низкий динамический диапазон из-за высокой чувствительности передаточной функции (2) к отклонениям величины усиления и большого уровня шумов за счет активного элемента. В источнике (Змий Б.Ф. Синтез линейных устройств обработки сигналов на активных четырехполюсниках высших порядков. Монография. - Воронеж: ВАРГУ, 2008. - 325 с., ил., стр. 162, 179) доказано, что величина напряжения шумов зависит от величины коэффициента усиления и чувствительности передаточной функции к отклонениям параметров усилителя:

Чем больше величина , тем больше уровень шума на выходе, а следовательно, тем меньше динамический диапазон.

Для схемы прототипа величина произведения функции чувствительности на резонансной частоте на величину коэффициента усиления равна: S(ω0)⋅K0=4/(4-К0). При Q=10, K0=3,86 эта величина составит 30, что сильно уменьшает динамический диапазон из-за увеличения уровня шума (на 30 дБ).

Техническим результатом предлагаемого устройства является увеличение динамического диапазона при усилении сигналов в узком диапазоне частот за счет снижения уровня шумов путем увеличения добротности полюсов передаточной функции пассивной цепи (Кочанов Н.С., Кузьменко М.И., Куприянов В.А. Линейные радиотехнические устройства. М.: Воениздат 1974. - 448 с, стр. 115), которая приводит к уменьшению функции чувствительности, а следовательно, к увеличению динамического диапазона.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства.

Технический результат достигается тем, что в полосовой усилитель, содержащий интегральный усилитель, первый и второй конденсаторы и резистор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом с входом интегрального усилителя, выход которого является выходом устройства, включена катушка индуктивности, первым выводом соединенная с входом интегрального усилителя, а вторым выводом с первыми выводами первого и второго конденсаторов, причем второй вывод первого конденсатора является входом устройства, а второй вывод второго конденсатора соединен с выходом интегрального усилителя.

Сущность изобретения заключается в том, что введение в схему активного RC-четырехполюсника катушки индуктивности позволяет увеличить добротность полюсов пассивной части цепи , за счет чего уменьшается чувствительность к отклонениям параметров активного элемента, а следовательно, уменьшается уровень шумов и увеличивается динамический диапазон усилителя. Покажем это.

В соответствии с (Змий Б.Ф. Синтез линейных устройств обработки сигналов на активных четырехполюсниках высших порядков. Монография. - Воронеж: ВАИУ, 2008. - 325 с., ил, стр. 50) передаточная функция предлагаемого устройства (фиг. 2) имеет вид:

Функция чувствительности будет равна:

При получим .

Увеличивая C1 по отношению к C2, можно получить величину чувствительности меньше 2, что позволяет по меньшей мере в 15 раз уменьшить уровень шума на центральной частоте по сравнению со схемой прототипа. Таким образом введение дополнительной индуктивности и соединение ее первым выводом с входом интегрального усилителя, а вторым выводом с первыми выводами первого и второго конденсаторов, причем второй вывод первого конденсатора является входом устройства, а второй вывод второго конденсатора соединен с выходом интегрального усилителя, позволяет увеличить динамический диапазон усилительного устройства.

На фиг. 3. представлены результаты схемотехнического моделирования в программной среде Microcap уровня шумов предлагаемой схемы и схемы прототипа. На фиг. 3 видно, что уровень шумов предлагаемой схемы значительно ниже, чем у схемы прототипа, что свидетельствует об увеличении динамического диапазона.

Полосовой усилитель, содержащий интегральный усилитель, первый и второй конденсаторы и резистор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом с входом интегрального усилителя, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что в него дополнительно включена катушка индуктивности, соединенная первым выводом с входом интегрального усилителя, а вторым выводом с первыми выводами первого и второго конденсаторов, причем второй вывод первого конденсатора является входом устройства, а второй вывод второго конденсатора соединен с выходом устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах усиления электрических сигналов. Технический результат - увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров устройства от величины нагрузки.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике. Технический результат изобретения заключается в повышении КПД и его стабильности, снижении массы и габаритов.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат заключается в повышении прецизионности операционного усилителя в условиях дестабилизирующих факторов.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ и может быть использовано преимущественно в качестве многокаскадных передатчиков повышенной мощности. Технический результат заключается в повышении КПД, выходной мощности, надежности и устойчивости в работе, а также снижении энергопотребления.

Изобретение относится к области радиоэлектроники в качестве быстродействующего устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в обеспечении более высоких уровней выходного тока «перегнутого каскода», это повышает быстродействие ОУ в режиме большого сигнала, уменьшает время установления переходного процесса.

Изобретение относится к системе (SA) для усиления сигналов, генерируемых блоком (UGS) для генерации сигналов спутника, содержащей первый тракт (V1), содержащий первый полосовой цифровой фильтр (F1) с конечной импульсной характеристикой и первый цифро-аналоговый преобразователь (CNA1), средство (MTF) транспонирования частоты и усилительное устройство (DA).

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении стабильности статического режима операционного усилителя.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения.

Изобретение относится к применению симметричных активных нагрузок, обеспечивающих преобразование выходных токов симметричных дифференциальных каскадов и их согласование с промежуточными выходными каскадами.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения.

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ, в частности к вакуумным усилителям с распределенным взаимодействием. Техническим результатом является снижение входной емкости распределенного усилителя и, как следствие, увеличение верхней границы рабочего диапазона частот, а так же снижение массогабаритных показателей распределенного усилителя. Распределенный усилитель состоит из нескольких каскадов усиления на основе матрицы микротриодов с автоэлектронными катодами. Выходная анодно-сеточная линия предыдущего каскада является входной катодно-сеточной линией последующего усилительного каскада. Размеры матрицы микротриодов входного усилительного каскада выбираются исходя из значения верхней границы рабочего диапазона частот. Число усилительных каскадов выбирается исходя из требуемых значений коэффициента усиления и выходной мощности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в устройствах радиолокации. Технический результат заключается в повышении надежности устройства, который достигается за счет того, что в устройство, содержащее ЛБВ, источник питания анода (ИПА), источник питания коллектора (ИПК), источник питания накала (ИПН), источник напряжения отпирания (Uотп), источник напряжения запирания (Uзап), модулятор и диод, причем источники первым выводом соединены с катодом ЛБВ, а вторым выводом соответственно - с замедляющей системой (ЗС), коллектором и накалом ЛБВ и входами модулятора, выход модулятора соединен с анодом диода, катод которого соединен с другим выводом источника напряжения Uотп, введены коммутатор, датчик тока, резистор и второй диод. При этом выход модулятора через датчик тока подключен к УЭ ЛБВ, один выход датчика тока соединен с катодом ЛБВ, а другой выход соединен с входом коммутатора. Первый выход коммутатора соединен с катодом ЛБВ, а второй выход через резистор - с источником Uотп, входом модулятора и катодом диода, анод которого соединен с ключом модулятора, коммутирующим напряжение источника Uзап. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для регулирования обмоток генераторов. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия. Магнитный реверсивный усилитель содержит диоды, обеспечивающие протекание тока только в одном направлении. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Задачей и техническим результатом является в способе и устройстве увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров от величины нагрузки с увеличением добротности резонансных контуров за счет однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке, исключения сопротивления нагрузки из электрической цепи, обеспечивающей параметрическое усиление электрических колебаний, и использования энергии электрического поля уединенных емкостей, что приводит к параметрическому изменению емкости в резонансных контурах высоковольтных обмоток трансформаторов Тесла. Предлагается усиление электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре и преобразование электрической энергии в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, а также усиление электрических колебаний тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к прецизионным устройствам усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя. Каскодный дифференциальный операционный усилитель содержит: входной дифференциальный каскад с общей эмиттерной цепью, согласованной с первой шиной источника питания, первый, второй, третий, четвертый дополнительные транзисторы, базы первого и второго дополнительных транзисторов подключены к первому токовому выходу входного дифференциального каскада, базы третьего и четвертого дополнительных транзисторов подключены ко второму токовому выходу входного дифференциального каскада, объединенные эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов связаны с эмиттером второго выходного транзистора, объединенные эмиттеры третьего и четвертого дополнительных транзисторов соединены с эмиттером первого выходного транзистора, коллекторы второго и третьего дополнительных транзисторов соединены с первым токовым выходом входного дифференциального каскада а коллекторы первого и четвертого дополнительных транзисторов связаны со вторым токовым выходом входного дифференциального каскада. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в расширении диапазона изменения отрицательного выходного напряжения ОУ до уровня, близкого к напряжению на второй (12) шине источника питания, и повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов (Кос.сф) ОУ. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1), шину источника питания, полевой транзистор, резистивную цепь установления статического режима (17), связанную с шиной источника питания, выходной биполярный транзистор. 6 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве неинвертирующего усилителя переменного тока с коэффициентом передачи по току больше единицы. Технический результат: повышение коэффициентов усиления по току до уровня, который превышает единичное значение. Неинвертирующий усилитель переменного тока содержит источник входного токового сигнала, связанный с эмиттером первого выходного транзистора, первый токостабилизирующий двухполюсник, первый и второй выходные транзисторы, первую шину источника питания, источник напряжения смещения, второй токостабилизирующий двухполюсник, двухполюсник нагрузки, включенный между токовым выходом устройства и второй шиной источника питания. В схему введен дополнительный транзистор, база которого соединена с эмиттером первого выходного транзистора, коллектор связан со второй шиной источника питания, эмиттер соединен с первой шиной источника питания через третий токостабилизирующий двухполюсник и через дополнительный конденсатор связан с эмиттером второго выходного транзистора, причем базы первого и второго выходных транзисторов соединены друг с другом. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления и снижении зависимости параметров от величины нагрузки. Технический результат в группе изобретений достигается за счет того, что прибор для изменения параметров резонансного контура выполнен в виде двух естественных уединенных емкостей из проводящего материала, установленных над повышающим и понижающим трансформатором Тесла, и соединен со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура. Также указанный прибор может быть выполнен в виде n+2 уединенных емкостей из проводящего материала, одна из которых установлена над повышающим трансформатором Тесла и n+1 уединенных емкостей установлены над n+1 понижающим трансформаторами Тесла, каждая уединенная емкость соединена со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура, все 2(n+2) резонансные контуры имеют одинаковую резонансную частоту. Также в одном из вариантов обеспечивается усиление электрических колебаний путем параметрического изменения емкости резонансного контура высоковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в резонансный контур низковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла с частотой f3=f2=f1=f0, выпрямления тока и напряжения и преобразования электрической энергии по частоте и напряжению в инверторе и передачи в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок питания на вход источника питания. Усиление электрических колебаний может быть достигнуто путем параметрического изменения емкости n+1 резонансных контуров высоковольтных обмоток n+1 понижающих трансформаторов Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в n+1 резонансных контуров низковольтной обмотки n+1 понижающих трансформаторов Тесла с резонансной частотой, одинаковой для всех 2(n+2) резонансных контуров, выпрямления тока и напряжения в n+1 выпрямителе. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Устройство содержит катушку индуктивности, соединенную последовательно с емкостью, с образованием резонансного контура и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура. Резонансный контур соединен последовательно с высоковольтным источником питания на основе солнечного фотоэлектрического модуля и параллельно с импульсным коммутатором для замыкания цепи резонансного контура, катушка индуктивности имеет первую дополнительную обмотку с образованием трансформатора Тесла. Прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде естественной уединенной емкости из проводящего материала, которая соединена последовательно с первой дополнительной обмоткой трансформатора Тесла и образует второй резонансный контур. Трансформатор Тесла содержит вторую дополнительную обмотку, которая соединена со второй емкостью с образованием третьего резонансного контура. Третий резонансный контур соединен через выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все три резонансных контура имеют одинаковую резонансную частоту. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления и снижении зависимости параметров устройства и способа усиления электрических сигналов от величины нагрузки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических установках. Технический результат заключается в увеличении динамического диапазона при усилении сигналов в узком диапазоне частот за счет снижения уровня шумов. Указанный результат достигается за счет того, что в полосовой усилитель, содержащий интегральный усилитель, первый и второй конденсаторы и резистор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом с входом интегрального усилителя, выход которого является выходом устройства, дополнительно включена катушка индуктивности, соединенная первым выводом с входом интегрального усилителя, а вторым выводом с первыми выводами первого и второго конденсаторов, причем второй вывод первого конденсатора является входом устройства, а второй вывод второго конденсатора соединен с выходом устройства. 3 ил.

Наверх