A parametrikus erősítő olyan rezgőkört tartalmazó berendezés, amelyben külső forrás (szivattyú generátor) hatására egy energiaigényes paraméter (kapacitás vagy induktivitás) megváltozik, és az oszcillációs rendszer megfelelő megszervezése miatt a jel fel van erősítve.

Vannak félvezető, ferrit és elektronsugaras parametrikus erősítők.

Félvezető parametrikus erősítők (SPA) számos pozitív tulajdonságnak köszönhetően (a szivattyú generátor kis teljesítménye,

a mikrominiatürizálás lehetősége stb.) kapták a legnagyobb igénybevételt. A PPU fő eleme egy parametrikus dióda, amely az oszcillációs rendszerben megfelelő módon beépített, fordított előfeszítésű p-n átmenet, amelyre állandó keverést és a szivattyú generátor feszültségét kapcsolják, ami kapacitásmodulációt hoz létre. A dióda kapacitásának az alkalmazott előfeszítő feszültségtől való függését a következő kifejezés írja le:

hol van az érintkezési potenciál különbség;

n a kapacitás nemlineáris tulajdonságait jellemző paraméter (hegesztett diódáknál n = 1/2, diffúziós diódáknál - n = 1/3).

Ha szivattyú feszültséget kapcsolunk a fordított előfeszítésű p-n átmenetre, akkor leírható a dióda kapacitásának változása

ahol , , a kapacitás modulációs mélysége a szivattyú frekvenciájának megfelelő harmonikusán.

A parametrikus dióda kapacitásának az alkalmazott feszültségtől való nemlineáris függése miatt különböző kombinációs frekvenciájú áramok léphetnek fel benne.

Ahol m, n--tól ig terjedő egész számok.

Ha a kapacitásnak nincs vesztesége, akkor a kombinációs frekvenciák közötti teljesítményeloszlást a Manley-Row összefüggés határozza meg.

hol van a teljesítmény a frekvencián.

Meg kell jegyezni, hogy a Manley-Row relációk a parametrikus erősítő energiamegmaradásának törvényéből következnek.

A legérdekesebb esetek azok, amikor a rendszer három frekvencián működik - a jel és a szivattyú frekvenciáján, valamint az egyik frekvencia kombináción. Jellemzően a kombinációs frekvencia vagy az összeg, vagy az összegzett gyakoriság.

Tekintsünk egy paraméteres erősítőt, amely összegfrekvencián működik, azaz. a kombinációs frekvencia a frekvenciák összege

jel és szivattyú generátor. A Manley-Row egyenletekre alkalmazva ez a három frekvencia a következőképpen ábrázolható

Ekkor a kapcsolatok alapján Férfi-Row írható

Ebben az esetben az üzemmód nem regeneratív, mert nál nél . A második egyenletből származó teljesítménynövekedést a

Az ilyen típusú parametrikus erősítőt egy stabil boost konverterbe öntik. Felhasználásukat korlátozza, hogy a mikrohullámú tartományban lévő jelek erősítésekor nehéz kellően nagy erősítést elérni.

Tekintsünk egy példát, amikor a , , frekvenciára hangolt oszcilláló áramkörök nemlineáris kapacitáson keresztül vannak csatlakoztatva.

A Manley-Row kapcsolatoknak megfelelően megvan

Ebből az következik, hogy a frekvenciaáramkörök a paraméteres hatás szempontjából energetikailag egyenértékűek, mindkét áramkörbe a szivattyúgenerátor teljesítményét szivattyúzzák, vagy más szóval negatív vezetőképességet vezetnek be mind a jelfrekvencián, mind a frekvenciakülönbségen. .

Ezért az ilyen típusú parametrikus erősítők regeneratívak.

A frekvenciák és a rezonanciák arányától függően vagy különböző rezgőrendszerekben, vagy ha egy rezgőrendszerben.

Az első esetben a parametrikus erősítőt kétkörösnek nevezik (a szivattyú frekvenciájára hangolt áramköröket nem veszik figyelembe), a második esetben egykörösnek.

A legelterjedtebbek a kéthurkos reflektív típusú PPA-k, mivel az egyhurkos PPA-któl eltérően nem igénylik a jel- és szivattyúfrekvenciák merev fázisozását, és lehetővé teszik az alacsony zajhőmérséklet megvalósítását a jó szélessávú kapcsolattal kombinálva.

Egy parametrikus erősítő blokkvázlata a következő formában ábrázolható (5.9. ábra).

Egy kétfrekvenciás vagy, ahogyan gyakran nevezik, egy kétkörös erősítő sematikus diagramja a 2. ábrán látható. 10.16. Az első, jel, áramkör a jelspektrum központi frekvenciájára (rezonanciafrekvencia), a második, „üresjárati” áramkör pedig a sora frekvenciájára van hangolva, ami egészen más, mint.

A szivattyú frekvenciáját a feltételek alapján kell kiválasztani

(10.43)

A frekvencia kiválasztásakor abból a feltételből indulunk ki, hogy a jelfrekvencia kívül esik a segédkontúr átlátszósági sávján. De a kombinációs frekvenciának kívül kell lennie a jeláramkör működési sávján.

Ha ezek a feltételek teljesülnek, csak egy frekvenciafeszültség lesz a jeláramkörön, és frekvenciák a segédáramkörön. Feltételezve, hogy ezeknek a feszültségeknek az amplitúdója kicsi a -hoz képest, a nemlineáris kapacitást a szivattyú generátorral együtt helyettesíthetjük egy lineáris parametrikus kapacitással, amely frekvenciától függően változik, a 10.5 §-ban leírtak szerint.

Rizs. 10.16. Kettős frekvenciájú paraméteres erősítő

Ekkor a feszültség hatására a változó kapacitású áramkörben jel keletkezik (a többi komponensen kívül, amelyek nem ez az eset kamat) aktuális

[cm. 10.36)]. Itt .

Az üresjárati áramkör ellenállásán az áram feszültségesést hoz létre

A C kapacitásra ható ekvivalens emf-et írunk, mint a 8.16. §-ban [lásd. (8.99)], a formában

Ennek az EMF-nek a kombinációs árama a (10.44) kifejezés analógiájára ez lesz

Vegye figyelembe, hogy a pumpa fázisa és frekvenciája (he a (10.45) kifejezésben) hiányzik.

A fenti összefüggést figyelembe véve az utolsó egyenlőségre a formába írható

Mint látható, a jeláramkör tekintetében a nemlineáris kapacitás a szivattyú generátorral és az üresjárati áramkörrel együtt helyettesíthető olyan vezetőképességgel, amely figyelembe veszi a talált áramot

Ennek az áramnak az összetett amplitúdója

A feszültség komplex amplitúdója a jeláramkörön Ezért a jeláramkört tolató vezetőképesség

(10.46)

ahol a függvény összetett konjugált függvénye

A rezonanciára, amikor tehát a segédáramkör ellenállása a következő lesz, és a (10.46) képlet a következő alakot veszi fel

ábrán látható egyenértékű áramkörben. 10.17, a szaggatott vonal bal oldalán található elemek az erősítő jeláramkörének, jobbra pedig a nemlineáris kapacitásnak felelnek meg a segédáramkörrel együtt. A kapott áramkör lényegében egyhurkos erősítő áramkörével esik egybe (lásd 10.15. ábra). A különbség csak az ekvivalens negatív vezetőképesség meghatározásának módszerében van.

A kombinációs oszcilláció meghatározásával kapcsolatos részleteket azért adjuk meg, hogy felhívjuk a figyelmet a kéthurkos erősítő alábbi előnyeire:

a) az egyenértékű negatív vezetőképesség, és így a teljesítményerősítés nem függ a szivattyú feszültségének fázisától.

b) nem kötelező betartani a frekvenciák közötti bizonyos arányt

A kéthurkos erősítő mindkét tulajdonsága azzal magyarázható, hogy a kombinációs áram (10,45) kifejezésben szereplő összes fázisa, amely meghatározza az ekvivalens vezetőképesség jellegét, lényegében a szivattyú feszültségeinek fáziskülönbsége. Közülük az elsőnek van formája, a másodiknak pedig (anélkül, hogy figyelembe venné). A különbség kialakulásakor kiesik, és a különbség frekvenciája mindenképpen egybeesik a jel frekvenciájával (a óta).

Egy kétkörös erősítő erősítését a rezonanciafrekvencián a (10.40) képlethez hasonló kifejezésből határozhatjuk meg:

ahol a (10.46) képlettel számítjuk ki, a jeláramkör terhelési vezetőképessége.

Amikor a jelfrekvencia eltér a rezonanciafrekvenciától, és ennek megfelelően az ellenállásmodulusból származó frekvencia csökken, ami a modulus és ennek következtében a teljesítménynövekedés csökkenéséhez vezet.

A (10.46) kifejezés alapján kiszámítható egy kéthurkos erősítő frekvenciamenete és sávszélessége.

Az erősítő stabilitási feltétele ebben az esetben a formába írható

Tekintsük az energiaegyensúlyt egy kétfrekvenciás erősítőben a frekvenciák arányától függően.. Legyen adott az erősítő bemenetén lévő jel frekvenciája és teljesítménye. Mivel a segédfrekvencia növekedésével a negatív érték modulusa nő [lásd. (10.46)], akkor az is nő [ld (10.48)]. Erősítő kimeneti jel teljesítménye

A Pson szivattyúgenerátor szükséges teljesítményének, valamint a segédkörben allokált teljesítmény meghatározásához a Manley-Row tételt használjuk. A (7.104) kifejezés alapján a következő relációk írhatók fel:

(A mínusz jel az utolsó kifejezésben kimaradt, mert nyilvánvaló, hogy ezt a teljesítményt a szivattyú generátorától veszik.) A teljesítményarányt az ábra szemlélteti. 10.18. Ezen az ábrán látható, hogy több teljesítmény szabadul fel a segédáramkörön, mint a jeláramkörön. Így bár a teljesítmény a frekvencia növekedésével növekszik, a szivattyú generátortól vett teljesítmény eloszlása ​​a frekvencia javára változik.

A kétfrekvenciás parametrikus erősítő mennyiségi összefüggéseinek szemléltetésére a következő példát adjuk.

Legyen előírva, hogy a jelet spektrumszélességű frekvencián erősítsük

Az első (jel)áramkör kezdeti adatai: karakterisztikus ellenállás Ohm; az áramkört tolató jelforrás belső ellenállása, ; terhelésállóság.

A második (üresjárati) áramkör kezdeti adatai: rezonanciafrekvencia ; jellemző ellenállás Ohm; terhelésállóság.

A varikapapacitás szükséges változásának kiszámítása előtt meg kell határozni a jeláramkörre kapcsolható vezetőképesség határértékét adott jel spektrumszélességhez.

A jeláramkör maximális minőségi tényezője (negatív vezetőképességű sönt esetén) természetesen nem haladhatja meg

A primer kört söntölő vezetőképességnek legalább legalább

Összefoglalva, megjegyezzük a parametrikus erősítő fő előnyeit és hátrányait.

A parametrikus erősítő fontos előnye a viszonylag alacsony zajszint a tranzisztoros vagy csöves erősítőkhöz képest. A 7.3 §-ban megjegyezték, hogy a fő zajforrás a tranzisztorban és csöves erősítők az elektronok és lyukak (tranzisztorban) diszkrét töltéseinek kaotikus átviteléből adódó lövöldözős hatás. Paraméteres erősítőben hasonló hatás lép fel egy paramétert moduláló eszközben is. Például egy varicap kapacitásának változása az elektronok és a lyukak mozgása miatt következik be. Azonban az elektromos hordozók áramlásának intenzitása egy varikapban sokszor kisebb, mint egy tranzisztorban vagy egy lámpában. Ez utóbbinál az áramlás intenzitása közvetlenül meghatározza a terhelési körben kibocsátott hasznos jel teljesítményét, a varikapban pedig csak a paramétermoduláció hatása. A shot effektus hatásának gyengülése olyan jelentős, hogy a paraméteres erősítőben a zajszintet főként a termikus zaj határozza meg. Ebben a tekintetben a parametrikus dióda hűtését gyakran 5 ... 10-ig használják.

A parametrikus erősítő hátránya a szivattyú és a jeláramkörök szétválasztásának bonyolultsága.

A 10.14, a ábrán látható áramkörben, amely a méteres hatótávolságú parametrikus erősítőkre jellemző, a leválasztást leválasztó kondenzátorok és blokkoló fojtótekercsek segítségével hajtják végre. A mikrohullámú tartományban, ahol a parametrikus erősítőket különösen széles körben alkalmazzák, nagyon összetett struktúrákhoz kell folyamodni, amelyek egy csomópontban kétfrekvenciás oszcillációs áramkört kombinálnak üreges rezonátorok, varikap és speciális szétkapcsoló elemek (keringtető, irányított) formájában. csatoló, abszorber, túlfeszültségszűrő). Ezekkel a kérdésekkel speciális tanfolyamokon foglalkoznak.

Megállapítást nyert, hogy bizonyos feltételek mellett a parametrikus elemek képesek betölteni az aktív elemek szerepét az áramkörben. Ez lehetővé teszi számukra, hogy alkossanak parametrikus erősítők, amelyeknek alacsony a belső zajszintje, mivel nincs bennük áramzaj a shot effektus miatt. A paraméteres erősítőket főként a mikrohullámú tartományban használják nagy érzékenységű rádióvevők bemeneti fokozataiként.

A 20. század 50-es éveiben megtervezték az első félvezető parametrikus diódákat ( varaktorok). A paraméteresen szabályozott nemlineáris kapacitásokat és induktivitásokat a 2.3.

Egyhurkos parametrikus erősítő. Egy ilyen erősítő sematikus diagramja az ábrán látható. 6.8, a, és ennek megfelelője - az ábrán. 6.8b.

A paraméteres kapacitás függése a harmonikus szivattyú jelétől a frekvencián
:

Vezetőképesség
az erősítő ekvivalens áramkörébe a szivattyújel által a kapacitás paraméteres változásával kerül be. A bemeneti jel egy harmonikus áramgenerátor amplitúdóval , frekvencia és belső vezetőképesség
.,
- terhelés vezetőképessége. A paraméteres erősítés megvalósításához a terhelés vezetésén a maximális teljesítmény-leadás mellett a következő feltételeknek kell teljesülniük:

(6.27)

Ahol
;

(6.29)

mivel a generátor kivezetésein a feszültség amplitúdója egyenlő, és a terhelésben aktív teljesítmény szabadul fel
.

Ha nincs szivattyú jel, akkor a terhelésben áram szabadul fel

(6.30)

és
, mert
.

Névleges teljesítménynövekedés paraméteres erősítőt értéknek nevezzük

(6.31)

például ha
cm,
Akkor lásd.

A bevezetett negatív vezetőképesség kritikus értéke, amikor a parametrikus erősítő instabillá és öngerjesztővé válik,

(6.32)

A (6.32) feltételek mellett a varaktor negatív vezetőképessége teljesen kompenzálja a bemeneti generátor és a terhelés vezetőképességének összegét. A parametrikus erősítő stabilan működik, ha
, ha
, akkor az erősítő öngerjesztődik és paraméteres önoszcillátorrá alakul.

Legyenek optimálisak a bemeneti jel és a szivattyú rezgésének fázisviszonyai úgy, hogy (6.27)
. Ezután (6.27) és (6.32) alapján megtaláljuk a paraméteres kapacitás szivattyújel általi modulációjának kritikus mélységét:

(6.33)

Tekintsük a paraméteres erősítést a detuning módban. Szinkronizálási feltétel:
, szinte lehetetlen pontosan megcsinálni. Hadd
- a bemeneti jel frekvencia detuningja, azaz
. Ha
, akkor az erősítő bekapcsol aszinkron mód. Ekkor a fáziseltolódás nagysága
, amely az áramkörbe bevezetett vezetőképességet határozza meg, időtől függ:. A behelyezési ellenállás úgy változik, mint

(6.34)

időnként az ellenkező előjelet váltja.

Ennek eredményeként a kimenő jel szintjében mély, az ütemekhez hasonló változások figyelhetők meg. Ez a hátrány megakadályozza az egyhurkos erősítők használatát a gyakorlatban.

Kétkörös parametrikus erősítő. Ettől a hibától mentes kéthurkos parametrikus erősítő, melynek sémája a ábrán látható. 6.9.

Az erősítő két oszcilláló áramkörből áll, amelyek közül az egyik frekvenciára van hangolva . Ezt az áramkört ún jel. Egy másik áramkör az úgynevezett egyetlen hangolva üresjárati frekvencia
. Az áramkörök közötti kommunikáció a varaktor parametrikus kapacitásán keresztül valósul meg. A szivattyú jele megváltoztatja a paraméteres kapacitást a harmonikus törvénynek megfelelően a szivattyú frekvenciáján
:

Mindkét oszcillációs áramkör - jel és üresjárat - kiváló minőségű. Ezért az álló üzemmódban ezeken az áramkörökön a feszültségek megközelítőleg harmonikusak:

(6.36)

ábra szerint. 6.9, varaktor feszültség
. Ezután az áram a varaktoron keresztül

(6.37)

Mivel a jelspektrum (6.37) a jelfrekvencián lévő komponenseket tartalmazza
, alapjáraton
, valamint kombinált frekvenciákon
És
. A jeláramkörrel sorba kapcsolt varaktor és üresjárati áramkör a jeláramkörbe bevezetett vezetéssel egyenértékű áramkörre cserélhető. Ennek a vezetőképességnek a meghatározásához ki kell választani (6.37) az áramkomponenst a jelfrekvencián:

A (6.38)-ban az első tag eltolódik a feszültséghez képest
fázisban, hogy
. Ezért ennek köszönhetően nincs aktív vezetőképesség bevezetése a jeláramkörbe. A második tag a jel frekvenciáján amplitúdóval arányos
nyitott áramköri feszültség. Keressük az értéket
. Ehhez a varaktoráramban (6.37) kiválasztunk egy hasznos komponenst üresjárati frekvencián, arányos
:

(6.39)

Hadd
- az üresjárati áramkör rezonanciaellenállása. A rajta lévő feszültség, amelyet a frekvencia ingadozása okoz
,

ahonnan a (6.36) második kifejezésével összehasonlítva a következőket kapjuk:

(6.41)

A (6.41) kifejezéseket behelyettesítjük a (6.38) második tagjába. Megkapjuk a hasznos áramkomponens kifejezését a jelfrekvencián a varaktor és az üresjárati áramkör hatása miatt:

A varaktor és az üresjárati áramkör soros csatlakozásával a jeláramkörbe bevitt vezetőképesség,

(6.43)

aktív és negatív.

Ezután a (6.31) képlet segítségével kiszámíthatja egy kétkörös parametrikus erősítő névleges erősítését. A kéthurkos erősítő működésének stabilitásának elemzése ugyanúgy történik, mint az egyhurkos erősítő esetében. Hasonlítsuk össze a kifejezést

(6.27)

egyhurkú erősítőnél és (6.43) kéthurkos erősítőnél azt tapasztaljuk, hogy a kéthurkos erősítőnél a bevezetett vezetőképesség az egyhurkos erősítővel ellentétben nem függ a bemenet kezdeti fázisaitól jel és szivattyúzás. Ezenkívül a kéthurkos erősítő, az egyhurkos erősítővel ellentétben, nem kritikus a jelfrekvenciák megválasztása szempontjából. és szivattyúzás
. A bevezetett vezetőképesség negatív lesz, ha
.

Következtetés.A kétkörös erősítő a jel és a szivattyú frekvenciáinak tetszőleges arányában képes működni, függetlenül ezeknek a rezgések kezdeti fázisától. Ez a hatás a kombinált frekvenciák egyikén fellépő segédrezgések használatának köszönhető.

Teljesítményegyensúly többhurkos parametrikusan rendszerek. A fázisviszonyokra való érzéketlenség lehetővé teszi a következők tanulmányozását: energiaviszonyokon alapuló többhurkos parametrikus rendszerek. Egy kéthurkos parametrikus erősítő ekvivalens áramköre a 2. ábrán látható. 6.10.

Itt párhuzamosan a nemlineáris kapacitással
Három bipoláris van benne. Ezek közül kettő jel- és szivattyúforrást tartalmaz, a harmadik pedig a kombinációs frekvenciára hangolt üresjárati áramkört alkot
, Ahol
És - egész számok. A három két terminál mindegyike tartalmaz egy-egy frekvenciára hangolt keskeny sávú szűrőt ,
És
, ill. Leegyszerűsítve a problémát, feltételezzük, hogy a jel és a szivattyú áramkörei nem rendelkeznek ohmos veszteséggel. Ha valamelyik forrás (jel vagy szivattyú) hiányzik, akkor a nemlineáris kondenzátoron átfolyó áramban nincsenek kombinált frekvenciájú összetevők. Az üresjárati hurok árama nulla. A rendszer úgy viselkedik, mint egy reaktív rendszer, vagyis átlagosan nem fogyaszt áramot a forrásból.

Ha mindkét forrás létezik, akkor az aktuális komponens a kombinációs frekvencián jelenik meg
. Ez az áram egy üresjárati áramkörön keresztül zárható. Az üresjárati áramkör terhelése átlagosan áramot fogyaszt. Aktív ellenállásrészek jelennek meg a jel- és szivattyúkörben. Értékeiket és előjeleiket a források közötti hatalom újraelosztása határozza meg. Alkalmazzuk autonóm (zárt) rendszerre ábra. 6.10 energiamegmaradási törvény: az átlagos (a megfelelő rezgések periódusai alatti) jel-, szivattyú- és kombinációs rezgési teljesítmények összefüggenek

(6.44)

Átlagos teljesítmény energiában kifejezve időszakra kiosztott:

Ahol
- gyakoriság.

Ahol
,
És
, vagy

A (6.45) teljesítése a frekvenciaválasztástól függetlenül És
csak akkor lehetséges

(6.47)

A (6.47)-ben az energiáktól a hatványok felé haladunk, megkapjuk Manly-Row egyenletek:

(6.48)

A Manley-Row egyenletek lehetővé teszik a teljesítménykonverzió törvényszerűségeinek tanulmányozását többhurkos parametrikus rendszerekben. Két tipikus esetet vizsgálunk meg.

Paraméteres erősítés frekvencianöveléssel. Engedd be (6.48)
. Nekünk van:

(6.49)

A terhelésben felszabaduló teljesítmény pozitív, a generátor által az áramkörre leadott teljesítmény pedig negatív. óta (6.49)
, Azt
És
(lásd a 6.11. ábrát).

Következtetés. Ha a parametrikus erősítő üresjárati áramköre a kombinációs frekvenciára van hangolva
, akkor mindkét forrás - jel és szivattyú - áramot ad az üresjárati körnek, ahol a terhelésben elfogy. Mert
, akkor a teljesítménynövelés

(6.50)

A vizsgált rendszer előnye olyan stabilitás, hogy nem gerjeszthető semmilyen jel- és szivattyúteljesítményen. Hátránya, hogy a kimeneti jel frekvenciája nagyobb, mint a bemeneti jel frekvenciája. A mikrohullámú tartományban ez nehézségekhez vezet a jelfeldolgozásban.

Regeneratív parametrikus erősítés. Hadd
,
. Ezután az üresjárati áramkör frekvenciája
, És
. A Manly-Row egyenletek a következők:

(6.51)

A (6.51) első egyenletéből az következik, hogy
És
. Ez azt jelenti, hogy a szivattyú generátorától vett teljesítmény egy része belép a jeláramkörbe. Vagyis a rendszernek van regeneráció a jel frekvenciáján. A kimeneti teljesítmény akár a jelből, akár az üresjárati hurokból nyerhető (lásd 6.12. ábra).

A (6.51) egyenletek nem határozhatják meg a rendszer erősítését. A hatalom óta tartalmazza mind a bemeneti generátorból elfogyasztott részt, mind a regenerációs hatás miatt fellépő részt. Bizonyos körülmények között az ilyen erősítők hajlamosak öngerjesztésre. Ekkor a jeláramkörben áram szabadul fel, még akkor is, ha nincs hasznos jel a bemeneten.

A parametrikus erősítő (PA) olyan oszcillációs áramkört tartalmazó eszköz, amelyben külső forrás (szivattyúgenerátor) hatására egy energiaigényes paraméter (kapacitás vagy induktivitás) megváltozik. És az oszcillációs rendszer megfelelő megszervezése miatt a jel felerősödik.

Tekintsünk egy rendszert, amely két töltött lemezből áll, amelyek egy bizonyos kapacitást képviselnek.

Ennek a kapacitásnak a díjának értéke:

A kapacitás kényszerített változása a lemezek közötti távolság változásaként (például növekedéseként) ábrázolható. Mivel a kapacitás nincs zárva, a töltés mennyisége állandó lesz, és a feszültség nő. Ebben az esetben a kapacitás töltési energiája növekszik, egyenlő értékkel, és a kondenzátorlapok közötti távolság megváltoztatására fordított energia (amely egyfajta energiaforrás) töltési energiává alakul. Következésképpen megnő az ilyen kondenzátor által felszabaduló teljesítmény, amikor egy bizonyos terhelésen, azaz erősítésen keresztül kisütik.

A parametrikus erősítő hasonló módon működik. Az áramforrás (vagy a kapacitás megváltoztatásához szükséges energia) egy bizonyos nagyfrekvenciás szivattyúgenerátor, amely modulálja az oszcillációs áramkör bármely elemének kapacitását vagy induktivitását. Az energiaigényes paraméter ilyen változásával az oszcillációs áramkörben negatív elektromos ellenállás keletkezik, így a parametrikus erősítők egyfajta regeneratív erősítők. A regeneratív erősítő egy erősítő pozitív Visszacsatolás, ami a jeláramkörbe negatív vezetőképesség bevezetésével jár. Energetikai szempontból a negatív vezetőképesség bevitele a jeláramkörbe megfelel az erősítő tápegységéből az energia szivattyúzásának, ami lehetővé teszi a teljesítményerősítést.

Megkülönböztetni a félvezetőt, a ferritet és az elektronsugaras PU-t. A parametrikus diódákra (varikapokra) épülő félvezető PU (PPU) a legszélesebb körben használatos olyan paraméterek miatt, mint a szivattyúgenerátor alacsony teljesítménye és a mikrominiatürizálás lehetősége.

A PPU fő eleme egy parametrikus dióda (PD), amely fordított előfeszítésű p-n csomópont, megfelelő módon beépítve az oszcillációs rendszerbe, amelyet állandó U SM előfeszítő feszültséggel és a szivattyú generátor feszültségével látnak el, amely modulálja a PD kapacitását.

Ha a PD fordított előfeszítésű p-n átmenetére szivattyú feszültséget kapcsolunk, akkor a dióda kapacitásának változása a kifejezéssel írható le

Ahol M 1 \u003d C 1 / C 0, M 2 \u003d C 2 / C 0 a PD kapacitás modulációs mélysége a szivattyú frekvenciájának megfelelő harmonikusaihoz viszonyítva.

A kapacitás modulációs mélysége a szivattyú feszültségétől függ, és az FP kapacitás-feszültség karakterisztikájából határozható meg. Ezenkívül minél nagyobb a modulációs mélység, annál nagyobb a negatív ellenállás az áramkörbe.

A PD kapacitás nemlineáris függése miatt az alkalmazott feszültségtől különböző kombinációs frekvenciájú f m,n = mf n + nf c áramok fordulhatnak elő benne, ahol m, n egész szám.

Ha a kapacitásnak nincs vesztesége, akkor a kombinációs frekvenciák közötti teljesítményeloszlást a Manly-Row összefüggés határozza meg:

	}

ahol P m,n a teljesítmény f m,n frekvencián.

Ennek az egyenlőségnek az elemzése lehetővé teszi, hogy számos következtetést vonjunk le a parametrikus erősítők tulajdonságairól. Például abban az esetben, ha egy nemlineáris kapacitás f c, f n és f 1,1 = f c + f n = f + frekvenciára hangolt oszcillációs áramköröket köt össze, akkor a Manly-Row összefüggéseket figyelembe véve megkapjuk

És ha a nemlineáris kapacitásba f c és f n frekvencián lép be teljesítmény, akkor f + frekvencián szabadul fel, és P c = 0 és P + = 0 esetén, azaz. a rendszer nem regeneratív. Ebben az esetben a maximális nyereség

Az ilyen típusú paraméteres erősítőket stabil boost konvertereknek nevezzük. Felhasználásukat korlátozza, hogy mikrohullámú jelek erősítésekor nehéz nagy erősítést elérni, mert f + és f n nagyon magas.

Tekintsünk egy példát, amikor egy nemlineáris kapacitás f s, f n és f 1,-1 = f s - f n = f - frekvenciára hangolt oszcillációs áramköröket köt össze, akkor a Manly-Row összefüggéseket figyelembe véve megkapjuk

,

Mivel az f c és f - frekvenciájú áramkörök a paraméteres hatás szempontjából energetikailag egyenértékűek, a szivattyú generátor teljesítménye mindkét áramkörbe szivattyúzódik, vagy más szóval negatív ellenállást vezetnek be mind fc frekvencián, mind pedig frekvencia f -. Ezért az ilyen típusú erősítő regeneratív, és tetszőlegesen magas erősítést tud biztosítani.

Az f c és f - = f c - f n frekvenciák arányától függően a rezonanciák különböző oszcillációs rendszerekben lehetnek, vagy ha f c » f - , - egy rezgőrendszerben. Az első esetben az erősítőt kétkörösnek, a másodikban egyáramúnak nevezik.

A regeneratív erősítők elméletében kimutatták, hogy az ilyen típusú erősítők két séma szerint valósíthatók meg - „áthaladásra” és „reflexióra”. Ez utóbbiak, ceteris paribus, lehetővé teszik, hogy kisebb zajszint mellett nagyobb nyereség-sávszélességű szorzatot kapjunk, ami meghatározza gyakorlati felhasználásuk célszerűségét.

Jelenleg a kéthurkos reflektív típusú PPA-kat használják a legszélesebb körben, mivel az egyhurkosakkal ellentétben ezek nem igénylik a jel és a szivattyú frekvenciájának merev fázisozását, és lehetővé teszik az alacsony zajhőmérséklet megvalósítását a jó szélessávú kapcsolat mellett.

Lehetőség van PPU megépítésére, amely nem csak a jelet erősíti, hanem a frekvenciáját is továbbítja, miközben a szivattyú generátor helyi oszcillátorként is működik. Ebben az esetben lehetőség van a frekvencia átszámítására mind a csúcsra, pl. megfordítással spektrum és le, inverzió nélkül .

Paraméteres erősítő

olyan rádióelektronikai eszköz, amelyben a jel teljesítményerősítését egy külső forrás (ún. szivattyúgenerátor) energiája révén hajtják végre, amely időszakonként megváltoztatja egy nemlineáris reaktív elem kapacitását vagy induktivitását elektromos áramkör erősítő. P. at. főként rádiócsillagászatban (lásd rádiócsillagászat), mélyűrben és műholdas kommunikációés a radar (Lásd radar) alacsony zajszintű erősítőként gyenge jelek, a rádióvevő bemenetére érkező, főként mikrohullámú tartományban. Leggyakrabban P. at. reaktív elemként parametrikus félvezető diódát (PPD) használnak. Ezenkívül a mikrohullámú tartományban az elektronsugaras lámpákon dolgozó P. at.-t, az alacsony (hang) frekvenciák tartományában pedig a P. y. ferromágneses (ferrit) elemmel.

A legelterjedtebbek a kétfrekvenciás (vagy kétkörös) P. at .: a centiméteres tartományban - regeneratív "frekvenciamegmaradó reflektív erősítők" ( rizs. , a), deciméteres hullámokon - erősítők - frekvenciaváltók ( rizs. , b) (lásd Paraméteres gerjesztés és elektromos rezgések erősítése). Fogadó rezgőkörként és segéd- vagy „üresjárati” frekvenciára hangolt oszcillációs áramkörként (leggyakrabban a jel és a szivattyúgenerátor frekvenciáinak különbségével vagy összegével), a P. at. általában üregrezonátorokat használnak (lásd üregrezonátor) , amelyek belsejében PPD van. A szivattyús generátorokban Avalanche-tranzit félvezető diódát, Hann diódát, varaktort használnak.

ny Frekvenciaszorzó és ritkábban fényvisszaverő Klystron. A szivattyú frekvenciáját és az „üresjárati” frekvenciát a legtöbb esetben a kritikus frekvencia közelében választják meg f kp PPD (azaz arra a frekvenciára, amelyen a P. at. abbahagyja az erősítést); ebben az esetben a jel frekvenciájának sokkal alacsonyabbnak kell lennie f k.p. A minimális zajhőmérséklet (lásd: Zajhőmérséklet) (10-20 K vagy alacsonyabb) eléréséhez P. at.-t használnak, folyékony nitrogén (77 K), folyékony hélium (4,2 K) vagy köztes (általában 15-20 K) hőmérsékletre hűtve. NAK NEK); hűtetlen P. at. zajhőmérséklet 50-100 K és több. A maximális elérhető nyereség és sávszélesség P. at. főként a reaktív elem paraméterei határozzák meg. Megvalósított P. at. a vett jel teljesítménynövekedése 10-30 db,és a jel vivőfrekvenciájának 10-20%-át kitevő sávszélességek (lásd: vivőfrekvencia).

Megvilágított.: Etkin V. S., Gershenzon E. M., Mikrohullámú parametrikus rendszerek félvezető diódákon, M .. 1964; Lopukhin V. M., Roshal A. S., Elektron-beam parametric amplifiers, M., 1968; mikrohullámú sütő - félvezető eszközökés alkalmazásuk, ford. angolból, M., 1972; Kopylova K. F., Terpugov N. V., Paraméteres kapacitív erősítők alacsony frekvenciák, M., 1973; Penfield P., Rafuse R., Varactor alkalmazások, Camb. (mise), 1962.

V. S. Etkin.

Paraméteres erősítők egyenértékű áramkörei: a - regeneratív; b - "frekvencia konverzióval felfelé"; benne vagy - bemeneti jel vivőfrekvenciával f c, u n - "szivattyú" feszültség; u vy1 - f c vivőfrekvenciás kimeneti jel; u out2 - vivőfrekvenciás kimeneti jel (f c + f n); Tp 1 - bemeneti transzformátor; Tr 2 - kimeneti transzformátor; Tr 2 - transzformátor a "szivattyú" áramkörben; D - parametrikus félvezető dióda; L - az oszcillációs áramkör induktora frekvenciára hangolva (f c + f n); F c, F sn, F n - alacsony impedanciájú elektromos szűrők f c , (f c + f n), f n és meglehetősen nagy frekvenciákon az összes többi frekvencián.

Nagy Szovjet Enciklopédia. - M.: Szovjet Enciklopédia. 1969-1978 .

Nézze meg, mi a "paraméteres erősítő" más szótárakban:

Rádióelektronikai eszköz, amelyben a jel teljesítményerősítése a külső energiája miatt történik. forrás (ún. szivattyúgenerátor), időszakosan változtatva egy nemlineáris reaktív elemelektromos elem kapacitását vagy induktivitását. erősítő áramkör... Fizikai Enciklopédia

Nagy enciklopédikus szótár

parametrikus erősítő- - Távközlési témák, az EN parametrikus erősítő alapfogalmai ...

Elektromos rezgések erősítője, amelyben a fő (erősítő) elem leggyakrabban egy varicap. A hagyományos erősítőkhöz képest lényegesen alacsonyabb az önzaj szintje. Gyenge jelek erősítésére szolgál ...... enciklopédikus szótár

parametrikus erősítő- parametrinis stiprintuvas statusas T terület automatika atitikmenys: angl. parametrikus erősítő vok. Parameterverstärker, m; parametrischer Verstärker, m rus. parametrikus erősítő, m pranc. amplificateur paramétrique, m … Automatikos terminų žodynas

parametrikus erősítő- parametrinis stiprintuvas statusas T terület fizika atitikmenys: angl. parametrikus erősítő vok. parametrischer Verstärker, m rus. parametrikus erősítő, m pranc. amplificateur paramétrique, m … Fizikos terminų žodynas

Elektromos erősítő jelek, amelyekben a jelteljesítmény megnövekszik a forrás energiája miatt, amely időszakosan megváltoztatja a rendszer reaktív paraméterének (általában kapacitás) értékét. P. at. nagyon kis szintű vnutrban különbözik. zaj. Használt... ... Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

parametrikus fényerősítő- parametrinis šviesos stiprintuvas statusas T terület radioelektronika atitikmenys: angl. fény parametrikus erősítő vok. Lichtparameterverstärker, m rus. parametrikus fényerősítő, m pranc. amplificateur paramétrique de lumière, m… Radioelectronics terminų žodynas

katódsugaras parametrikus erősítő- EPU Gyors ciklotronhullámon alapuló mikrohullámú készülék, amelyben az elektronsugár keresztirányú kinetikus energiájának felerősítése a bemeneti és kimeneti kommunikációs eszközök között elhelyezett szivattyúrezonátorban történik. [GOST 23769 79] Tantárgyi eszközök ... ... Műszaki fordítói kézikönyv

Katódsugaras paraméteres erősítő- 61. Elektronnyalábos parametrikus erősítő EPU Elektronsugaras parametrikus erősítő Gyors ciklotronhullámon működő mikrohullámú készülék, melyben az elektronnyaláb keresztirányú kinetikus energiájának erősítését a szivattyúrezonátorban, ... ... A normatív és műszaki dokumentáció kifejezéseinek szótár-referenciája