эффициентом гармоник, коэффициентом перекрестных искажений, коэффициентом гармоник огибающей и т. д.;

уровень собственных шумов УЭА, оцениваемый по коэффициенту шума Л (в дБ).

В некоторых случаях вводятся дополнительные показатели, связанные с входным Zbi и выходным 2вых импе-дансами УЭА. В зависимости от требований, предъявляемых к УЭА, значения этих импедансов должны оставаться неизменными в диапазоне регулирования (или изменяться в заданных пределах), обеспечивать согласование с источником сигнала и нагрузки, иметь вещественный характер в заданном диапазоне частот. В диапазоне СВЧ часто задаются также допустимые пределы изменения коэффициента стоячей волны. Иногда заданными являются форма АЧХ и ФЧХ собственно УЭА и его рабочий диапазон частот. При этом для трактов с функционально блочным построением возможно дополнительное требование: включение УЭА не должно повлечь за собой изменение схемы тракта или его перестройку.

3. Показатели, связанные с требованием стабильности и воспроизводимости характеристик УЭА:

стабильность РХ, определяющая точность УЭА,- важнейший показатель при использовании УЭА в измерительных трактах. Может быть оценена по чувствительности к влиянию различных дестабилизирующих факторов. При высокой точности УЭА осуществима их унификация как элементов тракта и их взаимозаменяемость без какой-либо наладки и подстройки;

стабильность формы частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) тракта под действием дестабилизирующих факторов (процесса регулирования, изменения температуры, изменения питающих напряжений).

4. Показатели, связанные с цепью управления: крутизна РХ (5р), характеризующая эффективность

цепи управления. Эту крутизну удобно представить в виде

экономичность, оцениваемая по мощности, расходуемой в цепи управления (Р,), и мощности, расходуемой источником питания (Ро);

быстродействие (в с), характеризующее инерцион-

кость цепи управления по отношению к управляющему иоздействию.

Наряду с рассмотренными показателями, специфичными для УЭА, используется ряд показателей, общих для всех элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в частности конструктивно-технологические и эксплуатационные (габариты, масса, диапазон рабочих температур, технологичность и т. д.).

В связи с общей тенденцией повышения качества и эффективности РЭА требования, предъявляемые к УЭА, все более усложняются. Многие из этих требований являются противоречивыми или взаимоисключающими. Поэтому проектирование современных УЭА - сложная техническая задача, требующая учета многих факторов и эффективных методов анализа и синтеза РЭА по различным критериям.

1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТИПЫ УЭА

Большое разнообразие требований, предъявляемых к УЭА, различающихся в зависимости от их назначения, не дает возможности создать универсальный УЭА, одинаково пригодный для всех применений. В связи с этим УЭА могут быть классифицированы по ряду признаков: способу и виду управления, принципу действия, структурной схеме, электрическим показателям, типу УЭ, быстродействию, конструктивно-технологическим особенностям.

1. По способу управления УЭА бывают с ручным и автоматическим управлением. В УЭА с ручным управлением требуемое значение управляющего воздействия к устанавливается оператором, а в автоматических УЭА управляющее воздействие поступает от управляющего элемента системы соответствующей автоматической регулировки. При этом как ручное, так и автоматическое управление может быть дистанционным.

2. По виду управления УЭА бывают с непрерывным (плавным), дискретным и программируемым управлением. УЭА с дискретным управлением используются, в частности, в ДРУ.

3. По принципу действия различают УЭА пассивные и активные. К пассивным относятся УЭА, у которых

/<тах 1, у активных Ктах> 1-

2 Зак. 19

4. По электрическим показателям УЭА могут быть разделены: по форме РХ, диапазону частот, форме АЧХ и ФЧХ, входным и выходным импедансам, уровню входного сигнала, уровню собственных шумов, допустимой степени нелинейных искажений, точности РХ и т. д.

Не проводя детальной классификации, укажем только ряд особенностей. По диапазону частот УЭА можно условно разделить на НЧ, ВЧ и СВЧ. По входным и выходным импедансам УЭА условно разделяют на низкоомные (десятки, сотни ом) и высокоомные. Первые используются при необходимости согласования с низкоомными источниками сигнала и нагрузки (линия, кабель и т. д.). В малошумящих УЭА принимают специальные меры для снижения собственных шумов, в сверхлинейных УЭА - для снижения нелинейных искажений, а в прецизионных (высокой точности), используемых в радиоизмерительной технике,- для повышения точности РХ.

5. По структурной схеме УЭА можно условно разделить на три основных вида: потенциомвтрические, мостовые и дифференциальные.

Потенциометрические УЭА представляют управляемые делители напряжения в цепи сигнала и бывают одно-и многозвенными. Основные виды звеньев потенциомет-рических УЭА отличаются количеством УЭ и способом их соединения. Различают звенья: Г-образные (рис. 1.6, а- г), Т-образные (рис. 1.6,(3) и П-образные (рис. 1.6, е). В одноэлементных Г-образных звеньях УЭ может быть включен в продольное (последовательное) (рис. 1.6, а) или в поперечное (параллельное) (рис. 1.6,6) плечо.

Мостовые УЭА, так же как и потенциометрические, различаются по количеству УЭ и способу их соединения (рис. 1.6, ж-к). Различают также сбалансированные и разбалансированные мостовые УЭА. В первом случае при воздействии Х происходит разбалансировка предварительно сбалансированного моста, во втором - имеет место обратное действие.

К дифференциальным можно отнести активные УЭА, у которых в качестве УЭ используются дифференциальные усилители.

6. По быстродействию УЭА разделяются на быстродействующие и инерционные, в которых требуется медленное изменение уровня сигнала (в частности, в системах многоканальной связи).

Z2 / г Ju,

-о о-

-о о-

1 I

-О о

Рис. 1.6.

7. По конструктивно-технологическим особенностям различают УЭА широкого применения и специализированные, встроенные в аппаратуру и автономные, выполненные как отдельный элемент (модуль или ИС). В зави-

симости от элементной базы различают УЭА, выполненные на дискретных компонентах н в интегральном исполнении. Соответственно изменяются используемые УЭ, структурные схемы и схемотехнические решения.

Классификация УЭА по типу УЭ paccMarpHBaetcfl ниже, в § 1.5.

1.5. УПРАВЛЯЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УЭА И ИХ СВОЙСТВА

По принципу действия УЭ, используемые в пассивных УЭА, могут быть разделены на управляемые полупроводниковые резисторы, полупроводниковые диоды и транзисторы, (полевые и биполярные). В активных УЭА используются в основном УЭ с управляемой крутизной.

К управляемым полупроводникомым резисторам относятся, в частности, варистор [24, 31], терморезистор [3, 16, 35] и фоторезисторный оптрон [26], к полупроводниковым диодам - р-п диоды (или просто диоды) [6, 32], p-i-n диоды [20], а также варикапы [7]. Наибольшее распространение в пассивных УЭА получили полупроводниковые диоды и полевые транзисторы (ПТ).

Для реальных диодов аналитическое выражение вольт-амперной характеристики (ВАХ) в интервале напряжений =0,3-0,6 В близко совпадает с теоретическим:

i = /o(eV -l).

(1.5)

где /о, у - основные параметры диода, которые могут быть найдены экспериментально и имеют большой разброс как для диодов различных типов, так и для различных экземпляров одного типа. В частности, у может изменяться от 18 до 40 1/В. ,

В принципе диод может быть использован в качестве УЭ при работе на обеих ветвях ВАХ. Однако по ряду причин практически используется только ограниченный участок его прямой ветви в пределах tmin-imax- Этот участок условно назовем рабочим участком характеристики управления диода, используемого в качестве УЭ. Нижний предел рабочего участка fmin выбирают из условия стабильности характеристики управления, задаваясь imin> >(10-15)/о. Верхний предел для большинства диодов выбирают из условия imax< 0,3-0,5 мА [35]. Рабочий участок характеристики управления реальных диодов хо-

рошо аппроксимируется экспонентой. При этом в выражении (1.5) можно пренебречь единицей:

t = /oev . (1.6)

На рабочем участке характеристики управления дифференциальное сопротивление диода

на прямой эквивалент-

С, =1=

у /

Эквивалентная схема диода при работе ветви представлена на рис. 1.7. Элементами ной схемы являются сопротивление Лд и емкость перехода С (в основном диффузионная). Параметры Гб, Ls и Ск связаны с конструкцией диода. Для частот, не превышающих нескольких мегагерц, полное сопротивление диода 2д определяется ТОЛЬКОГд и С.

Характер работы р- i - п диодов при использовании прямой ветви ВАХ определяется диапазоном частот. В области высоких частот эквивалентная схема р ~ i - n диода при пренебрежении реактивными элементами схемы упрощается и сводится только к сопротивлению проводящего слоя базы Г{. Критическая частота кр, при которой справедлива такая эквивалентная схема, определяется типом диода. Для некоторых p - i - n диодов fitp имеет значение 2-5 МГц.

Дифференциальное сопротивление п обратно пропорционально управляющему току /. Для реальных р-i-n диодов

Рис. 1.7.

Г: =

in

Параметры В кп могут быть найдены экспериментально.

При использовании р-t-п диода в качестве УЭ за счет различия режимов работы в области НЧ и ВЧ поведение р-/-п диода (в отличие от обычного диода) для цепей сигнала и управления будет различным. Для цепи