Аннотация: Приведен номографический расчет параметров электронных измерительных усилителей, применяемых, в частности, для усиления сигналов детекторов ядерных излучений.
Untitled Document
Дорошев В.П.
Синтез электронных измерительных усилителей
Введение
Как известно, чувствительность к слабым входным сигналам и требуемая мощность выходного сигнала определяется соответственно первым и оконечным каскадами электронных усилителей. Промежуточные каскады усилителя предназначены для обеспечения необходимого частотного диапазона (полосы пропускания), заданной величины и стабильности коэффициента усиления, поскольку усиление по напряжению первого и оконечного каскадов обычно не велико. Ниже представлен способ синтеза промежуточных усилителей по критериям требуемой полосы и/или стабильности коэффициента усиления. 'Строить' промежуточные многокаскадные усилители целесообразно из одинаковых секций (Рис.1), реализованных на стандартном базовом усилителе (например, операционном).
Рис.1. Структурная схема секционированного промежуточного усилителя; Ki = Uвыхi/Uвхi - коэффициент усиления; Fi - граничная частота усиления, определенная при снижении коэффициента усиления в √2 раз; Стi - параметр, характеризующий стабильность усилителя; β - четырехполюсник обратной связи
1.Синтез усилителей при заданной полосе пропускания
Усилители с заданной полосой пропускания могут использоваться, например, в каналах анализаторов временнЫх характеристик ядерных излучений. При одинаковых секциях: K1 = Ki = Knи общий коэффициент усиления равен
K = n∏1Ki ,
что дает
Кi = n √K (1).
Определение числа секций промежуточных усилителей, требуемых для гарантированного обеспечения заданной полосы пропускания, можно произвести, используя соотношения, известные из теории линейной обратной связи. В [1], например, показано, что для многокаскадного усилителя, состоящего из одинаковых каскадов, полоса пропускания ровна
F = Fi√(21/n - 1) (2).
Из равенства площадей усиления базового усилителя секции, охваченного отрицательной обратной связью, следует
На основании выражения (4) построена номограмма Рис.2, связывающая общий коэффициент усиления K и число секций n, необходимых для получения заданной полосы F.
Рис.2. Номограмма для определения числа секций промежуточного усилителя n при заданной полосе F и коэффициенте усиления K; F0 - частота единичного усиления базового усилителя (справочное значение)
2.Синтез усилителей при заданной стабильности коэффициента усиления
Усилители с заданной стабильностью обычно используются при определении энергетических спектров ядерных излучений. Поскольку нестабильности 1/Стi отдельных секций усилителя можно считать независимыми случайными величинами, то результирующая стабильность, очевидно, будет ровна
Ст = Стi/√ n (5).
Если глубина отрицательной обратной связи отдельной секции составит А, то Стi= А Ст0. Для секций с достаточно глубокой обратной связью А = К0/Кi, тогда Стi= Ст0К0/Кi , что приводит к
Ст0 К0/ Ст = n √K√n (6).
По выражению (6) построена номограмма Рис.3.
Рис.3. Номограмма для определения числа секций промежуточного усилителя n при заданной стабильности Ст и коэффициенте усиления K; Ст0, К0 - стабильность и коэффициент усиления базового усилителя (справочные значения)
![[]](/img/d/doroshew/sintez/ris.1a.jpg)
![[]](/img/d/doroshew/sintez/ris2a.jpg)
![[]](/img/d/doroshew/sintez/ris3a.jpg)