При подготовке второго издания исключен неактуальный материал, устранены обнаруженные неточности, введено рассмотрение реостатного предоконечного каскада усиления мощности ,и иескошько пополнены справочные .сведения, данные в
приложениях.
Все предложения и замечания по книге прошу направлять в Связьиздат (Москва, центр, Чистопрудный бульвар, 2).
АВТОР
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Настоящая книга посвящена усилителям низкой частоты, т. е. усилителям немодулированных сигналов.
При построении материала автор исходил из того, что усилители, с точки зрения их назначения и предъявляемых к ним основных требований, следует подразделить на два вида — усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.
К первому виду отнесены усилители, рассчитываемые на равномерное пропускание отдельных составляющих частотного спектра сигнала при .отсутствии требования неизменности формы кривой, например, усилители звуковых сигналов (звуковой частоты), усилители, используемые в измерительной аппаратуре (генераторах, вольтметрах, фазометрах и пр.).
Ко второму виду — усилителям импульсных сигналов — предъявляется более жесткое условие — сохранение формы кривой усиливаемых сигналов, что в первую очередь необходимо при усилении сигналов изображения.
В первых главах наряду с описательным материалом, в который входят классификация усилителей, их основные показатели, а также и принципы построения схем, значительное место отводится и общетеоретическим дисциплинам, в частности элементам теории цепей, включающим такие вопросы, как теория переходных процессов (на основе преобразования Лапласа) и связь между частотными и фазовыми характеристиками, на которых базируется последующее рассмотрение разделов, посвященных усилителям с обратной связью и усилителям импульсных сигналов.
Вследствие того что обратная связь находит применение (или встречается как паразитная связь) практически почти во всех усилителях низкой частоты, оказалось целесообразным выделение общей теории обратной связи в отдельную главу, предшествующую главам, посвященным исследованию и расчету конкретных усилительных устройств — усилителей напряжения и мощности гармонических сигналов, усилителей импульсных сигналов, а также усилителей постоянного тока.
Оглавление
Стр.
От автора предисловие ко второму изданию.......... 2
Предисловие к первому изданию............... 3
ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
§ 1.1. Основные определения ............. 5
§ 1.2. Классификация усилителей.............. 7
1.2.1. Виды электрических усилителей.............. 7
1.2.2. Усилители гармонических и импульсных сигналов...... 8
1.2.3. Усилители постоянного и переменного тока......... 10
1.2.4. Усилители низкой и высокой частоты........... 10
1.2.5. Узкополосные и широкополосные усилители........ 12
1.2.6. Усилители напряжения, тока мощности.......... 12
§ 1.3. Виды усилительных каскадов............ 12
ГЛАВА ВТОРАЯ. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЕЙ
§ 2.1. Показатели усилителя при работе в установившемся режиме 17
2.1.1. Общие сведения .................... 17
2.1.2. Коэффициенты усиления................ 18
2.1.3. Рабочий диапазон частот................ 21
2.1.4. Характеристики усилителя при работе в установившемся режиме 21
2.1.5. Частотные и фазовые искажения............, 24
2.1.6. Нелинейные искажения................. 28
2.1.7. Гармонический анализ нелинейных искажений........ 30
2.1.8. Выходные и входные данные............... 36
2.1.9. Внутренние помехи.................. 37
2.1.10. Динамический диапазон..........., . . . . 44
§ 2.2. Показатели усилителя при работе в переходном режиме . . 46
2.2.1. Переходная характеристика............... 46
2.2.2. Переходные искажения................ 47
2.2.3. Нелинейные искажения импульсных сигналов........ 50
2.2.4. Коэффициент усиления. Входные и выходные данные..... 53
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ПОСТРОЕНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ СХЕМ
§ 3.1. Схемы включения усилительной лампы......... 54
§ 3.2. Элементы схем ламповых усилителей......... 55
3.2.1. Схемы однотактных каскадов усиления напряжения...... 55
3.2.2. Схемы двухтактных и инверсных каскадов усиления напряжения. 58
3.2.3. Схемы входных цепей усилителя............. 62
3.2.4. Схемы каскадов усиления мощности........... 65
§ 3.3. Схемы питающих цепей.............. 68
З.ЗЛ. Общие соображения................. 68
3.3.2. Схемы питания нитей накала............... 68
3.3.3. Схемы питания анодных и сеточных цепей......... 71
§ 3.4. Схемы регуляторов усиления............ 73
— 755 —
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ- ОСНОВЫ ТЕОРИИ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА
§ 4.1. Динамические характеристики............ 78
4.1.1. Виды динамических характеристик............ 78
4.1.2. Динамическая характеристика постоянного тока....... 79
4.1.3. Динамическая характеристика переменного тока при активной нагрузке ....................... 81
4.1.4. Динамическая характеристика при комплексной нагрузке .... 85 § 4.2. Гармонический анализ колебаний по динамическим характеристикам ....,...:............ 89
4.2.1. Гармонический анализ колебаний первого рода....... 89
4.2.2. Метод трёх ординат.................. 91
4.2.3. Метод пяти ординат.................. 92
4.2.4. Метод двух ординат.................. 94
4.2.5. Гармонический анализ колебаний второго рода по методу
А. И. Берга..................... 95
§ 4.3. Режимы работы лампы в усилительном каскаде..... 98
4.3.1. Общие сведения................... 98
4.3.2. Режим А....................... 99
4.3.3. Режим В...................... 100
4.3.4. Режим АВ..................... 102
4.3.5. Режим С...................... ЮЗ
§ 4.4. Показатели и параметры линейного четырехполюсника . . . 104
4.4.1. Связь между вторичными параметрами и показателями четырехполюсника....................... 104
4.4.2. Обобщенная формула коэффициента усиления......, . 106
§ 4.5. Эквивалентные схемы, первичные параметры и показатели
ламповых усилительных каскадов.......• ... 107
4.5.1. Эквивалентные схемы усилительной лампы. Междуэлектродные емкости и проводимости ................ 107
4.5.2. Каскад с общим катодом................ 111
4.5.3. Каскад с общей сеткой................. *Ч8
4.5.4. Каскад с общим анодом (катодный повторитель)....... 123
4.5.5. Сравнительная оценка показателей различных схем включения усилительной лампы................. 127
ГЛАВА ПЯТАЯ. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
§ 5.1. Оперативный метод исследования переходных процессов . 129
§ 5.2. Связь между частотной и фазовой характеристиками . . . 132
5.2.1. Общие сображения.................. 132
5.2.2. Цепи минимального и неминимального фазового сдвига .... 132
5.2.3. Выражение фазового угла через модуль коэффициента усиления. 140
5.2.4. Частотные и фазовые характеристики простейших апериодических цепей....................... 144
ГЛАВА ШЕСТАЯ. ТЕОРИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
§ 6.1. Основные определения............... 155
6.1.1. Виды обратной связи.................. 155
6.1.2. Усиление при обратной связи. Свойства петли обратной связи. . . 158 § 6.2. Показатели и характеристики устройств с обратной связью 164
6.2.1. Упрощенные эквивалентные съемы усилителя........ 164
6.2.2. Анализ последовательной обратной связи по напряжению . . . .166
6.2.3. Анализ последовательной обратной связи по току....... 172
6'.2.4. Анализ параллельной обратной связи по напряжению..... 176
6.2.5. Обзор различных видов обратной связи.......... 179
6.2.6. Стабильность коэффициента усиления.......... . 180
— 756 -
Стр.
€.2.7. Частотные и фазовые характеристики устройства с частотнонеза-
висимой обратной связью . . . ,........•, . , , 184
6.2.8. Частотные и фазовые характеристики устройств с частотнозави-симой обратной связью................ 191
6.2.9. Нелинейные искажения в устройствах с обратной связью .... 196 €.2.10. Эффективные статические характеристики лампы при отрицательной обратной связи. Схемы устройств с однокаскадной отрицательной обратной связью................ 200
6.2.11. Влияние обратной связи на внутренние помехи усилителя . . . 209
6.2.12. Переходные характеристики устройств с обратной связью. . .211 § 6.3. Устойчивость усилительных устройств с обратной связью . . 214
6.3.1. Критерии устойчивости................. 214
6.3.2. Критерий устойчивости Рауса — Гурвица.......... 216
6.3.3. Критерий устойчивости Найквиста............ 218
§ 6.4. Обеспечение устойчивости устройств с глубокой отрицательной обратной связью............... 224
6.4.1. Основные практические данные устройств с отрицательной обратной связью..................... 224
6.4.2. Запасы устойчивости по модулю и по фазе......... 227
6.4.3. Допустимая величина обратной связи для устройства, усилитель которого выполнен на апериодических каскадах........ 230
6.4.4. Наивыгоднейшая форма частотной и фазовой характеристик петлевого усиления................... 238
6.4.5. Получение характеристик петлевого усиления, близких к наивыгоднейшим..................... 240
§ 6.5. Паразитные обратные связи............. 252
6.5.1. Виды паразитных обратных связей............ 252
6.5.2. Электростатическая, магнитная и сверхвысокочастотная электромагнитная обратные связи ............... 253
6.5.3. Обратные связи через питающие цепи . . . „...... 255
ГЛАВА СЕДЬМАЯ. УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 7.1. Реостатный каскад усиления напряжения........ 279
7.1.1. Основные свойства и принципиальная схема......... 279
7.1.2. Общая эквивалентная схема реостатного каскада и его частотная и фазовая характеристики............. 281
7.1.3. Поведение реостатного каскада в области средних частот . . . 285
7.1.4. Поведение реостатного каскада в области верхних частот . . . 290
7.1.5. Поведение реостатного каскада в области нижних частот . . . 295
7.1.6. Расчет реостатного каскада >.............. 289
§ 7.2. Трансформаторный каскад усиления напряжения .... 309
7.2.1. Принципиальная схема и основные свойства . . ,,..... 309
7.2.2. Общая эквивалентная схема. Частотная и фазовая характеристики 312
7.2.3. Поведение трансформаторного каскада в области средних частот , 317
7.2.4. Поведение трансформаторного каскада в области верхних частот 318
7.2.5. Поведение трансформаторного каскада в области нижних частот 321
7.2.6. Расчет трансформаторного каскада........... 322
7.2.7. Применение шунта во вторичной цепи........... 332
7.2.8. Реостатно-трансформаторный каскад........... 335
§ 7.3. Дроссельный каскад усиления напряжения....... 339
7.3.1. Принципиальная схема и основные свойства........ 339
7.3.2. Эквивалентная схема, частотная и фазовая характеристики . . 341
7.3.3. Расчет дроссельного каскада............... 345
§ 7.4. Коррекция частотных и фазовых характеристик..... 348
7.4.1. Виды корректирующих устройств............. 348
7.4.2. Общий метод коррекции частотных и фазовых характеристик . . 351
- 757 -
Стр..
7.4.3. Простая высокочастотная коррекция.............. 354
7.4.4. Сложная высокочастотная коррекция............. 364
7.4.5. Усилитель бегущей волны . , •................ 368
7.4.6. Каскады, содержащие корректирующие колебательные контуры . 370
7.4.7. Низкочастотная коррекция ......••••••.......... 372
§4.5. Усилители 'напряжения с обратной связью . .... . . . . . 383
7.5.1. Каскады с корректирующей обратной связью ло току......383
7.5.2. Двухламповое устройство с параллельной обратной связью по напряжению ...................... 393
7.5.3. Двухкаскадное устройство с последовательной обратной связью по напряжению............................397
7.5.4. Трёхкаикадяое устройство с последовательной обратной связью .по току........................... 398
7.5.5. Устройство с обратной связью через двойной Т-образный мост. . 411 § 7.6. Инверсные каскады . . . .-.•... i...........419-
7.6.1. Виды инверсных каскадов . .,................ 419
7.6.2. Инверсный каскад с разделенной «агрузгой.......... 420
7.6.3. Инверсный каскад иа лампе с общим катодом......... 424
7.6.4. Автобалансный инверсный каскад на лампе с общим катодом . . 428
7.6.5. Автобалаисиый инверсный каскад на лампе с общей сеткой . . 436
ГЛАВА ВОСЬМАЯ- УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 8Л. Однотактный каскад усиления мощности.....,...•. 448
8.1.1. Режимы работы однотактиого каскада усиления мощности . { . 448
8.1.2. Режим наибольшей чувствительности каскада усиления мощности 451 8Л.З. Однотактный каскад усиления мощности на триоде....... . 453
8.1.4. Однотактный каскад усиления мощности на экранированной лампе 461
8.1.5. Частотная и фазовая характерисггики однотактноло трансформатор-
ного каскада усиления мощности. Расчёт параметров трансформатора .!............................470
§ 8.2. Двухтактный каскад усиления мощности.........479
8.2.1. Принципиальная схема и основные свойства..........479
8.2.2. Эквивалентная схема двухтактного каскада..........484
8.2.3. Работа двухтактного каскада в режиме А...........487
8.2.4. Работа двухтактного каскада в режиме В..........490
8.2.5. Влияние пульсаций питающих напряжений и асимметрии плеч на работу двухтактного каскада . ............ . ., . . . 500
8.2.6. Выбор .рода режима работы двухтактного каскада......509
8.2.7. Расчёт двухтактного каскада усиления мощности ... . ... . . . 511
8.2.8. Расчёт параметров выходного трансформатора двухтактного каскада...................................525
§ 8.3. Прадокояечный каскад усиления мощности.........529
8.3Л. Требования, предъявляемые к предоконечнаму каскаду усиления
мощности..............................529
8.3.2. Дроссельный предюконечный каскад усиления мощности .... 531
8.3.3. Реостатный предокомечный каскад усиления мощности ...... 546
§ 8.4. Мощные усилительные устройства с обратной связью . . . 547
8.4.1. Применение обратной связи в мощных усилительных устройствах 547
8.4.2. Схемы мощных усилительных устройств с обратной связью . . 547 . § 8.5. Трансформаторы и дроссели звуковой частоты......554
8.5..1. Магнитная цепь трансформатора .,.....,....... 554
8.5.2. Обмотки трансформатора.................. 561
8.5.3. Выбор материала сердечника трансформатора, магнитной индукции Вт и коэффициентов заполнения kc и ka •......... 568
8.5.4. Определение размеров сердечника..........., 570
Стр.
8.5.5. Определение основных данных обмоток ............581
8.5.6. Расчет размещения обмоток.....................583
8.5.7. Примеры конструктивного расчёта трансформаторов . . . .... 586
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. УСИЛИТЕЛИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
§9.1. Реостатный усилитель импульсных сигналов ...... . . . 590
9.Ы. .Основные свойства реостатного импульсного усилителя .... 590
9.1.2. Фронт переходной характеристики .:.,. i.;.,.......... 591
9.1.3. Плоская часть переходной характеристики............ 597
9Л.4. Влияние обратных связей через цепи питания на плоскую часть
переходной характеристики ...... i.,........... 602
§ 9.2. Усилители импульсных сигналов с коррекцией......606
9.2.1. Усилитель с 'простой высокочастотной коррекцией.......606
9.2.2. Применение сложной высокочастотной коррекции....... 611
9.2.3. Коррекция искажений, создаваемых входной цепью....... 619
9.2.4. Применение низкочастотной коррекции ........... 627
§ 9.3. Усилители импульсных сигналов с обратной связью .... 640
9.3Л. Катодный повторитель . ... i....... j... ............640
9.3.2. Каскад с обратной связью по току............651
9.3.3. Инверсные каскады для усиления импульсных сигналов ..... 658
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ- УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
§ 10.1. Усилители 'постоянного тока прямого действия ...... 660
10.1Л. Основные свойства усилителей постоянного тока.......660
10.1.2. Простейшие одяокаокадные усилители постоянного тока пря-
1М0ПО действия . . . . .... . .,..,.,.,............661
10..1.3. Ламповые (гальванометры постоянного тока .........665
10.1.4. Влияние изменения напряжения накала...........670
10.1.5. Влияние изменения напряжений питания цепей .анода, экранирующей и управляющей сеток . .,............... 678
10.1.6. Однокаскадные усилители постоянного тока прямого действия симметричной схемы . . ... ..,.,. . ............681
10.1.7. .Виды гальванической связи между каскадами . . . . . . . 687
10.1.8. Многокаскащщые усилители постоянного тока прямого действия. Искажения ...:. . . ...................... . . . 692
§ 10.2. Усилители постоянного тока с преобразованием..... 698
10.2Л. Блок-схема усилителя постоянного тока с преобразованием . . 698
10.2.2. Балансный модулятор ....................... 701
10.2.3. Балансный демодулятор.................... 714
10.2.4. Гетеродин и усилитель несущей частоты .......... 721
10.2.5. Показатели и схемы усилителей постоянного тока с преобразованием ............ .................. 723
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Номинальные значения яепроззолочных сопротивлений......................728
Приложение 2. Номинальные значения ёмкости электрических
конденсаторов постоянной ёмкости ......729
Приложение 3. Параметры некоторых усилительных ламп .... 730
Приложение 4. Параметры некоторых модуляторных и генераторных ламп ..................732
Приложение 5. Основные данные стандартных сердечников броневого типа наименьшей стоимости для трансформаторов и дросселей .низкой частоты....... 733
- 759 —
Стр.
Приложение 6. Основные данные сердечников броневоволо типа наименьшего веса для трансформаторов и дросселей низкой частоты .,................736
Приложение 7. Основные данные сердечников броневого типа из пластая по нормали СТ-360А для трансформаторов и дросселей низкой частоты ......... 738
Приложение 8. Номинальные размеры некоторых обмоточных проводов . '............(. .|..........740
Приложение 9. Семейства обобщенных частотных характеристик каскада с низкочастотной коррекцией по схеме рис. 7.52........................741
Приложение 10. Семейства переходных характеристик каскада с
низкочастотной коррекцией по схеме рис. 7.52 746
Литература .........................751
Цена: 600руб.
