Данное пособие предназначено для дипломного и курсового проектирования но курсам Радиоприемные устройства и Усилительные устройства . Материал, содержащийся в нем, дает возможность спроектировать УЭА по основным показателям качества. В нем отражены новые тенденции и подходы к проектированию. Большое внимание уделено проектированию по таким важным показателям работы УЭА, как нелинейные искажения и деформация частотных характеристик регулируемых трактов. Б связи с этим в пособии изложена сущность нового перспективного метода получения нелинейной передаточной характеристики УЭА на основе рядов Вольтерра, общие подходы к синтезу УЭА, не искажающих формы частотных характеристик регулируемых трактов. Эта часть книги предполагает любые типы управляемых компонентов, в том числе будущих поколений, сколь угодно сложные схемы УЭА и т. д. Излагаемые методы проектирования носят общий характер и с успехом могут быть использованы применительно к радиоаппаратуре в интегральном исполнении. Пособие содержит также различные справочные сведения, необходимые для проектирования, реальные схемы УЭА и соответствующие рекомендации.

Ограниченный объем книги не позволяет рассмотреть весь сложный комплекс вопросов, связанных, в частности, с проектированием УЭА дискретного управления, активных УЭА на основе полупроводниковых интегральных схем, особенностями конструкций УЭА для различных частотных диапазонов с учетом влияния на конструкции современной технологии и др. В связи с этим ряд вопросов не рассматривается подробно. Тем не менее авторы надеются, что материал пособия будет полезен широкому кругу читателей: научно-техническим работникам, занимающимся разработкой, производством и эксплуатацией радиоэлектронной аппаратуры, студентам, аспирантам и преподавателям вузов радиотехнических профилей.

Авторы выражают благодарность рецензентам: кафедре радиоприемных устройств Московского электротехнического института связи (зав. кафедрой - докт.

техн. наук, проф., заслуженный деятель науки и техники РСФСР Н. И. Чистяков) и зав. кафедрой теоретических основ радиотехники Севастопольского приборостроительного института. докт. техн. наук, проф., заслуженному ([зобретателю РСФСР И. К- Бондаренко - за ценные советы, способствовавшие улучшению пособия.

Все замечания и пожелания просим направлять по адресу: 220048, г. Минск, Парковая магистраль, И, Дом книги.

Авторы

список НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АРВ - автоматическая регулировка выхода. АРУ - автоматическая регулировка усиления. АХ - амплитудная характеристика. АЧХ - амплитудно-частотная характеристика. ВАХ - вольт-амперная характеристика. ВТ - внутренний транзистор.

ДРУ - дискретное регулирование коэффициента передачи. ДУ - дифференциальный усилитель. КЦ -корректирующая цепь.

МДП - полевой транзистор со структурой металл - диэлектрик полупроводник.

НА - неискажающий аттенюатор.

НИ - нелинейные искажения.

HP - неискажающее регулирование.

ОУ - операционный усилитель.

ПТ - полевой транзистор.

ВУЭ - потенциальный управляющий элемент.

РРУ -ручная регулировка усиления.

РХ - регулировочная характеристика.

РЭА - радиоэлектронная аппаратура.

ТКП - термистор косвенного подогрева.

ТУЭ - токовый управляющий элемент.

УПТ - усилитель постоянного тока.

УФР - условия физической реализуемости.

УЦ- управляемая цепь.

УЭ - управляемый элемент.

УЭА-управляемый электронный аттенюатор.

ФЧХ - фазочастотная характеристика.

ЧХ - частотная характеристика.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ АТТЕНЮАТОРАХ (УЭА]

1.1. ПРИМЕНЕНИЕ УЭА В РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Под управляемым аттенюатором понимается устройство, обеспечивающее переменный коэффициент передачи. В управляемых электронных аттенюаторах изменение коэффициента передачи осуществляется электрическим путем за счет изменения параметров управляемых элементов (УЭ), входящих в состав УЭА.

В общем случае (рис. 1.1, а) УЭА содержит три цепи:

а) цепь сигнала, для которой УЭА может рассматриваться как четырехполюсник с коэффициентом передачи Kn = \i/vi, нагруженный со стороны входа (Zr) и выхода (Zh) , где V2 - выходной эффект; vi - входное воздействие. Под vi и V2 следует понимать в зависимости от назначения УЭА одну из трех величин - напряжение, ток или мощность. В связи с этим различают коэффициенты передачи: по напряжению {K\2 = U2/U\)\ по току {Kin=h/h); по мощности (Крп = Р2/Р\)\

б) цепь управления, обеспечивающую подачу на УЭ управляющего воздействия X. В качестве такого воздействия может использоваться напряжение {U), ток (/) или мощность управляющего источника;

в) цепь питания - вспомогательную цепь, обеспечивающую создание начального режима УЭ. Цепь питания содержит также элементы, снижающие влияние таких дестабилизирующих факторов, как изменение напряжения питания Е, изменение температуры окружающей среды и др.

Помимо УЭ, являющихся обычно нелинейными, в состав УЭА могут входить также различные линейные элементы, служащие для электрического разделения ( развязывания ) цепе1 сигнала и управления, согласования и связи УЭА с источником сигнала и нагрузки, для частотной коррекции и др.

При использовании УЭА в усилительных трактах возможны два способа его включения: в первом, общем, слу-

чае (рис. 1.1, а) УЭА включается в основной тракт передачи в цепи межкаскадной связи; во втором случае (рис. 1.1,6) УЭА включается в цепь обратной связи усилителя, при этом под действием управляющего воздейст-

0 £

< Л о

Рис. 1.1.

вия X изменяется коэффициент передачи цепи обратной связи р.

Использование УЭА имеет значительные преимущества по сравнению с другими способами изменения коэффициента передачи. Наличие УЭА дает возможлость разделить функции усиления (осуществляемой основным усилителем с неизменным коэффициентом передачи)

и управления коэффициентом передачи (осуществляемой УЭА).

В последнее время область применения УЭА в радио-I ехнике и электросвязи все более увеличивается. Они широко используются в технике радиоприема, различных электроакустических трактах, каналах радиовещания и телевидения, многоканальных системах связи, радиоизмерительной аппаратуре и др.

В технике радиоприема УЭА используются в системах автоматической регулировки усиления (АРУ), являющихся практически обязательным элементом радиоприемных устройств различного назначения. Система АРУ обеспечивает при больших уровнях изменения входного сигнала малую величину изменения выходного сигнала. В результате расширяется динамический диапазон радиоприемного устройства по входным сигналам и достигается возможность работы без опасной перегрузки тракта сильными сигналами [6, 24, 25, 33].

В электроакустических трактах большое распространение получили регуляторы уровня, которые служат для автоматического преобразования динамического диапа-:юна сигнала. К ним относятся ограничители, компрессоры (сжиматели), экспандеры (расширители) и др. Задача изменения динамического диапазона возникает при записи и передаче речевых и музыкальных программ в )адиовещании, звукозаписи, кино, телевидении. В этих случаях требуются уменьшение больших уровней, опасных с точки зрения перегрузки, и передача малых сигналов, подверженных влияниям помех. В качестве исполнительного элемента регуляторов подобного типа широко используют УЭА [3, 22].

В системах многоканальной связи [16] УЭА используются в системах АРУ для компенсации временных изменений остаточного затухания (т. е. разности уровней передачи на входе и выходе канала связи). Эти изменения обусловлены тем, что ни затухание линии, ни усиление линейных усилителей не сохраняются неизменными 1Ю времени. При использовании воздушных линий связи изменения затухания обусловлены главным образом влиянием метеорологических условий на изоляцию, а для кабельных линий - температурной зависимостью активного сопротивления кабеля. В некоторых системах многоканальной связи для увеличения отношения сигнал/шум