Какие требования предъявляются к ачх упч

7.2.4. Усилитель промежуточной частоты изображения

На рис. 7.6 представлена одноканальная (последовательная) схема радиоканала телевизионного приемника, в которой усиление сигналов изображения и звукового сопровождения происходит совместно в тракте УПЧИ. Такое построение усилительного тракта широко распространено, так как позволяет упростить схему приемника и обеспечить хорошие характеристики тракта. Сигналы изображения и звукового сопровождения разделяются после видеодетектора BД.

Функции УПЧИ. В одноканальной схеме радиоканала УПЧИ выполняет следующие функции:

усиливает сигналы изображения и звукового сопровождения;
обеспечивает частотную избирательность по соседним каналам приема;
изменяет форму спектра сигнала, изображения в области низких частот модуляции, передаваемых двумя боковыми.

Форма АЧХ УПЧИ. Полоса пропускания УПЧИ должна соответствовать ширине спектра телевизионного сигнала (8 МГц в стандартах D/K). За пределами этой полосы коэффициент передачи должен быть как можно меньше для подавления помех, поступающих по соседним каналам приема. В пределах полосы пропускания коэффициент передачи должен быть неравномерен, что связано с необходимостью получения различного усиления для различных составляющих спектра радиосигнала вещательного телевидения: для составляющих спектра сигналов звукового сопровождения, для составляющих спектра сигнала изображения, передаваемых одной боковой полосой, и для составляющих сигнала изображения, передаваемых двумя боковыми полосами. Типичная АЧХ УПЧИ схематически представлена на рис. 7.13. Участок АЧХ (1) возле частоты 31,5 МГц служит для усиления сигналов звукового сопровождения. Его ширина соответствует ширине спектра сигнала звукового сопровождения (0,25 МГц в стандартах D/K). Усиление УПЧИ на этом участке выбирают относительно небольшим, так как сигнал звукового сопровождения большего уровня при плохом разделении сигналов изображения и звука мог бы создать помехи на экране кинескопа. Участок АЧХ (2) служит для усиления сигналов изображения, передаваемых одной боковой полосой амплитудно-модулированного сигнала. На этом участке УПЧИ должен иметь наибольшее усиление, по возможности одинаковое для всех частот. В этой области фазо-частотная характеристика линейна, что минимизирует искажения сигнала. Участок АЧХ (3) служит для усиления несущего колебания, а также сигналов изображения, передаваемых двумя боковыми полосами АМ сигнала. На этом участке усиление УПЧИ равномерно падает с увеличением частоты, составляя на частоте несущей изображения 38 МГц ровно половину от максимального усиления. Рис. 7.13. Спектр радиосигнала вещательного телевидения (а) и амплитудно-частотная характеристика УПЧИ (б): I – спектр сигналов звукового сопровождения; II – однополосные составляющие спектра сигнала изображения; III – составляющие спектра сигнала изображения, передаваемые двумя боковыми полосами Срез Найквиста. Спад АЧХ УПЧИ в области верхних частот (37 – 39 МГц) называют комплементарным спадом АЧХ или, иначе, спадом Найквиста. Комплиментарный спад нужен для формирования такой формы спектра радиосигнала изображения, которая обеспечила бы неискаженное детектирование. Дело в том, что при детектировании двухполосного сигнала уровень выходного сигнала детектора в два раза больше, чем при детектировании однополосного сигнала. Но в радиосигнале изображения мелкие детали изображения передаются одной боковой, а крупные – двумя боковыми. При детектировании такого сигнала в выходном напряжении детектора мелкие детали передавались бы меньшим уровнем, чем крупные. Соответствующие искажения спектрального состава продетектированного сигнала иллюстрируются рис 7.14, а. Для выравнивания спектрального состава выходного сигнала видеодетектора следовало бы полностью подавить вторую боковую. Однако это сложно сделать технически, и, кроме того, фильтры с резким срезом характеристик вносят фазовые искажения. Поэтому в АЧХ УПЧИ формируют плавный спад, причем неполное подавление составляющих спектра второй боковой компенсируется (дополняется) частичным подавлением соответствующих составляющих спектра первой боковой (рис 7.14, б). Рис. 7.14. Искажения спектра сигнала при детектировании (а) и их компенсация комплиментарным спадом в спектре сигнала (б): 1 – спектр входных сигналов видеодетектора; 2 – спектр выходных сигналов видеодетектора Требования к УПЧИ. При уровне сигнала на входе УПЧИ порядка 1мВ уровень сигнала на его выходе должен быть порядка 1 В. Таким образом, коэффициент усиления УПЧИ должен составлять не менее 60 дБ. Для сигнала звукового сопровождения усиление выбирают на 20 дБ меньше. Во избежание перегрузки усилителя сильным входным сигналом, усиление уменьшается системой АРУ. Жесткие требования предъявляют к полосе пропускания УПЧИ и к равномерности его АЧХ в области соответствующей спектру сигналов изображения. При чрезмерно широкой полосе пропускания снижается помехозащищенность телевизионного приемника, при слишком узкой – ухудшается четкость изображения и искажается цветопередача, вплоть до потери цветности. С точки зрения избирательности по соседним каналам приема наиболее опасными являются частоты 30 МГц (несущая изображения соседнего канала) и 39,5 МГц (несущая звукового сопровождения другого соседнего канала). Ослабление на этих частотах должно быть не менее 40 дБ. Режим работы усилительных приборов должен обеспечить линейность амплитудной характеристики. В телевизорах черно-белого изображения нелинейные искажения приводят к нарушению градаций яркости. В телевизорах цветного изображения они могут вызвать, кроме того, появление цветных горизонтальных полос, чередующихся через строку. Функциональная схема УПЧИ. Типовая функциональная схема УПЧИ приведена на рис. 7.15. В современных телевизорах требуемая форма АЧХ УПЧИ достигается применением фильтров сосредоточенной избирательности ФСИ. Используются фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ). К усилительным каскадам требования по избирательности при этом не предъявляются. Рис. 7.15. Схема УПЧИ: ПУПЧ – предварительный усилитель промежуточной частоты; ФСИ – фильтр сосредоточенной селекции; УПЧ – основной усилитель промежуточной частоты Фильтр на ПАВ. Фильтр на ПАВ содержит входной и выходной встречно-штыревые преобразователи (ВШП), расположенные на поверхности пьезоподложки. При поступлении электрического сигнала на входной ВШП на поверхности пьезоподложки возбуждаются акустические волны. Эти волны достигают выходного ВШП, который осуществляет обратное преобразование акустических волн в выходной электрический сигнал. Форма и расположение электродов на пьезоподложке определяют время задержки и величину каждого парциального (частичного) сигнала, поступающего на выход фильтра, полный выходной сигнал представляет собой сумму парциальных сигналов. Фильтры, работа которых основана на суммировании сигналов с разной задержкой, взятых в разных весовых соотношениях, называют трансверсальными. Таким образом, фильтр на ПАВ можно рассматривать как трансверсальный фильтр, выполненный не на отдельных дискретных элементах, а в виде принципиально неразъемного функционального узла. Для получения нужной формы АЧХ используют изменение степени перекрытия соседних электродов ВШП по их длине (так называемая аподизация), изменение ширины электродов, удаление части электродов, неэквидистантную расстановку электродов и включение дополнительных электродов на пути распространения ПАВ от входного к выходному ВШП. Конструктивно фильтры на ПАВ оформляют в виде частотно-избирательных микросборок. Усилители.Предварительный усилитель промежуточной частоты ПУПЧ выполняется на одном или двух транзисторах. В его функции входит:

согласование входа УПЧИ с выходом СК;
согласование выхода ПУПЧ со входом ФСИ на ПАВ;
улучшение отношения сигнал/шум за счет компенсации ослабления сигнала, возникающего в ФСИ.

Основной УПЧ обеспечивает требования к усилению сигнала и в современных ТВ приемниках выполняется в виде интегральной микросхемы, как правило, многофункциональной. Его выходные сигналы обеспечивают нормальную работу видеодетектора и системы АПЧГ. Коэффициент усиления изменяется системой АРУ при изменениях уровня входного сигнала.

Экспериментальное исследование усилителя промежуточной частоты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УСИЛИТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ / ЭКСПЕРИМЕНТ / АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА / ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН / ТОЧКА КОМПРЕССИИ / INTERMEDIATE FREQUENCY AMPLIFIER / EXPERIMENT / AMPLITUDE-FREQUENCY CHARACTERISTICS / DYNAMIC RANGE / COMPRESSION POINT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Зикий А.Н., Сперанская Г.В.

Проведено экспериментальное исследование усилителя промежуточной частоты с полосой пропускания от 25 до 155 МГц и коэффициентом усиления около 40 дБ. Дана функциональная схема и один каскад принципиальной схемы. Имеется краткое описание конструкции. Описана методика эксперимента . Приведены результаты эксперимента : две амплитудно-частотные характеристики и одна амплитудная.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experimental research of the intermediate frequency amplifier

An experimental study of the intermediate frequency amplifier with a bandwidth of 25 to 155 MHz and a gain of about 40 dB was conducted. Given the functional diagram and one cascade of the concept. There is a brief description of the design. The experimental technique is described. The results of the experiment are given: two amplitude-frequency characteristics and one amplitude.

Текст научной работы на тему «Экспериментальное исследование усилителя промежуточной частоты»

Экспериментальное исследование усилителя промежуточной частоты

2Южный Федеральный Университет, Таганрог 1 Таганрогский научно-исследовательский институт связи, Таганрог

Аннотация: Проведено экспериментальное исследование усилителя промежуточной частоты с полосой пропускания от 25 до 155 МГц и коэффициентом усиления около 40 дБ. Дана функциональная схема и один каскад принципиальной схемы. Имеется краткое описание конструкции. Описана методика эксперимента. Приведены результаты эксперимента: две амплитудно-частотные характеристики и одна амплитудная. Ключевые слова: усилитель промежуточной частоты, эксперимент, амплитудно-частотная характеристика, динамический диапазон, точка компрессии.

Усилители промежуточной частоты (УПЧ) нашли широкое применение в супергетеродинных радиоприёмных устройствах СВЧ [1-4]. Имеется обширная литература по их схемотехнике, расчёту, моделированию и экспериментальному исследованию [1-4]. В то же время вопрос согласования УПЧ с выходом смесителя для минимизации коэффициента шума освещён недостаточно. Описываемое в статье техническое решение позволяет решить задачу минимизации коэффициента шума. Это техническое решение вытекает непосредственно из теории [5], однако экспериментальные результаты не нашли должного отражения в литературе.

К УПЧ предъявляются следующие требования: диапазон рабочих частот 50-150 МГц, коэффициент усиления около 40 дБ, коэффициент шума около 2,5 дБ, входное и выходное сопротивление 50 Ом.

Функциональная схема УПЧ приведена на рисунке 1. УПЧ состоит из входного каскада на трёх транзисторах КТ382АМ, двух гибридных микросхем WQZ019 и одной интегральной микросхемы МАА723. Особенностью данного УПЧ является его низкий коэффициент шума, который достигнут параллельным включением трёх транзисторов во входном каскаде. Принципиальная схема входного каскада показана на рисунке 2.

Транзисторы КТ382АМ имеют типовое значение коэффициента шума 2,2 дБ на частоте 400 МГц. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме ОЭ не менее 1,8 ГГц.

Рис. 1. — Функциональная схема УПЧ

Рис. 2. — Принципиальная схема входного каскада УПЧ

Конструкция УПЧ УПЧ собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размером 80х40 мм. Почти все радиодетали установлены с одной стороны печатной платы, и только три соединителя установлены на стальном корпусе рамочного типа. Корпус закрывается двумя крышками с пружинящими контактами по контуру. В качестве соединителей высокочастотных использованы вилка и розетка ТКС. В качестве низкочастотного соединителя использована вилка РС10ТВ. Через неё подаётся питание и управление. Почти вся поверхность печатной платы со стороны установки радиодеталей используется для экранирования. Такой приём позволяет повысить устойчивость УПЧ к самовозбуждению, уменьшить наводки и помехи.

Первый эксперимент по снятию АЧХ проводился на установке, структурная схема которой изображена на рисунке 3. Основной прибор-измеритель комплексных коэффициентов передачи «Обзор-103» [6]. При непосредственном соединении «Обзора-103» и УПЧ, усилитель входит в ограничение и не показывает усиления, поэтому в измерительной установке присутствует аттенюатор 50 дБ. С этим же аттенюатором проводилась калибровка прибора. АЧХ УПЧ снималась в полосе 1300 МГц и в полосе 200 МГц. Результаты изображены на рисунках 4 и 5.

Рис. 3. — Структурная схема для снятия АЧХ

2011,0 4011,0 6011,0 801 ,0 1000,0 1200,0

Рис. 4. — АЧХ УПЧ в полосе 1300 МГц

2[ ,0 4( ,0 6( 0 8[ 0 1011,0 12 1,0 141,0 1611,0 1811,0

Рис. 5. — АЧХ УПЧ в полосе 200 МГц

Второй эксперимент по снятию амплитудной характеристики проводился на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 6. В качестве источника сигнала использован генератор Г4-218/1. В качестве индикатора выходного сигнала применён осциллограф ТВБ3052В. Источником питания служил прибор 0РБ-3303. Поскольку генератор не обеспечивает уровни выходных сигналов ниже 1мВ, на входе УПЧ был установлен фиксированный аттенюатор 20 дБ из комплекта прибора «Обзор-

103». Результаты измерений заносились в таблицу 1. По этим результатам построена кривая на рисунке 5. По ней вычислена точка компрессии в 1 дБ.

Расхождение в коэффициенте усиления на рисунках 3 и 6 можно объяснить разницей входных сопротивлений нагрузки УПЧ. На рисунке 3 входное сопротивление детектора составляет 50 Ом. На рисунке 6 входное сопротивление осциллографа имеет значение 1 МОм.

Результаты испытаний УПЧ на рисунках 2, 3 и 5 позволяют сформулировать количественные выводы. В случае расхождения данных разных измерений были выбраны худшие.

Рис. 6. — Структурная схема для измерения АХ Таблица 1. Амплитудная характеристика УПЧ

и ГСС ^вых ИВх УПЧ Размах Ивых , На частоте 100

Усилители промежуточной частоты

Усилители промежуточной частоты (УПЧ) К УПЧ относятся каскады РПУ, которые усиливают принимаемый сигнал на постоянной промежуточной частоте. В радиовещательных приемниках АМ — сигналов ПЧ обычно выбираются порядка 465 кГц, при приеме ЧМ — сигналов – 10 МГц. Полоса пропускания частот УПЧ связных приемников с АМ — модуляцией равна 6 кГц, радиовещательных – 9-13 кГц, а при ЧМ – 250 кГц. УПЧ обеспечивают основное усиление сигнала для нормальной работы детектора и основную избирательность по соседнему каналу. Для этого УПЧ должен иметь большой коэффициент усиления. Обычно УПЧ состоит из 2-3 и более каскадов. Отличительной особенностью УПЧ является то, что частота усиленного сигнала — постоянна. Она не изменяется при изменении частоты принимаемого сигнала, если приемник перестраивается на другую станцию. Это дает возможность применять в УПЧ сложные избирательные цепи, обеспечивающие частотные характеристики близкие к прямоугольным. Работа УПЧ аналогична УРЧ, только вместо частоты сигнала нужно иметь ввиду промежуточную частоту, поэтому коэффициент усиления по напряжению однокаскадного УПЧ такой же, как у УРЧ: ., но избирательность одноконтурного УПЧ невысокая из-за небольшого коэффициента прямоугольности его АЧХ. Его применение ограничено. Применение в УПЧ двухконтурных (полосовых) фильтров позволяет улучшить параметры усилителя, особенно избирательность. Связь между контурами полосового фильтра может быть индуктивной, внешне емкостной, внутри емкостной и комбинированной (Рис. 1). Описание: рис 7(1) Рис.1 Связь между контурами. Описание: рис 7(2) Рис. 2 Двухконтурный УПЧ Коэффициент усиления каскада УПЧ по напряжению: (3)

Усилитель промежуточной частоты- два принципа построения

29. Усилитель промежуточной частоты – два принципа построения. Виды полосовых фильтров для УПЧ. УПЧ отличаются от УРЧ большим коэффициентом усиления, следовательно они многокаскадные, полосовой фильтр более селективный, усилители ПЧ не перестраиваются. По сравнению с УРЧ требования к собственному электрическому шуму ниже. Существует 2 основных подхода к построению схем УПЧ: 1) УПЧ реализуется в виде нескольких каскадов и каждый каскад содержит свой узкополосный фильтр. Чем больше каскадов, тем больше коэф-т усиления и выше избирательность. Такие усилители называются УПЧ с покаскадным наращиванием избирательности и усиления. Недостатки подхода: при воздействии дестабилизирующих факторов на усилительный прибор изменяется настройка ПФ в каскаде, т.к. меняются реактивные и активные вх. и вых. сопротивления усилительного прибора. При этом нарушается согласованная работа полосовых фильтров, следовательно уменьшается селективность усилителя, поэтому более перспективным является второй подход. 2) Усилитель состоит из высокоселективного ФСИ и многокаскадного, относительно широкополосного усилителя.