Способ компенсации нелинейных искажений

Зарегистрировано в Бюро изооретений Гост.гана при СНК СССР А. М. Либхабер. Способ компенсации нелинейных искажений.%Заяв;ено 17 декабря 1938 гола в НКСвязи за Л:. 1194Ф 1. 11 Т 03Опубликовано 31 января 1941 года.т -ф . г" от ф .цг" о Известен ряд спосооов компенсации нелинейных искажений и помех в различ. ных радиотехнических устройствах; эти способы основаны на применении отрицательной обратной связи,Основной трудностью, не позволяющей эффективно использовать отрицательную обратную связь, является то, что при достаточно глубоких обратных связях неизбежно появление паразитной генерации, Паразитная генерация появляется вследствие того, что в части полосы пропускания тракта, благодаря фазовым сдвигам, вносимым трактом, обратная связь меняет знак, делается положительной и, при достаточной ее глубине, приводит к самовозбуждению.Предлагаемый способ компенсации нелинейных искажений основан также на применении отрицательной обратной связи, но отличается от известных тем, что при любой глубине обратной связи генерация возникнуть не может.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что во входную цепь подают результат сложения части входного и части выходного напряжения, причем с целью устранения возможности возникновения самовозбуждения, часть входного напряжения до сложения, поворачивается по фазе на 180 и, для получения достаточно глубокой связи, дополнительно усиливается до нужной величины помощью вспомогательного усилителя.Простейшей формой выполнения предлагаемого изобретения, наглядно иллюстрирующей его, является схема усилителя, содержащего ряд ступеней, изображенная на фиг. 1. Здесь А, Б, В и .Г - ступени устройства, искажения которого подлежат компенсации. Для уничтожения возможности возникновения генерации параллельно входу устройства приключается вход вспомогательного усилителя А на выходе которого развивается напряжение, равное напряжению обратной связи, снимаемому с точек иа и гг выходной цепитракта А, Б, В, Г. Выход усилителя А, приключен к точкам т и и.Фазовая характеристика усилителя А, корректируется таким образом, что во всей полосе усиливаемых частот он не вносит фазовых искажений, и его выходное напряжение сдвинуто относительно входного точно на 180. Во входную цепь тракта А, Б, В, Г подается результирующее напряжение, являющееся суммой напряжений, снимаемых с точек лг и и и с выхода усилителя А,. Легковидеть, что это результирующее напряжение обратной связи, при любых фазовых искажениях, вносимых трактом А Б, В, Г, не может быть сдвинуто относительно входного напряжения Уо на угол, меньший 90. Это поясняется векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2, где У - напряжение, снимаемое с точек и и п, Ц в напряжен на выходе усилителя А, и У в суммарн напряжерезние обратной связи.Совершенно ясно, что вся система, состоящая из тракта А, Б, В, Г и вспомогательного усилителя Агенерировать не может, так как результирующая обратная связь будет всегда уменьшать входное напряжение.Анализ схемы, изображенной на фиг. 3 являющейся более общей модификацией схемы фиг, 1, в отношении компенсации помех приводит к следующим формулам:1) Помеха Епоявляющаяся на выходе усилителя А, компенсируется в д, раз, где1 1г КА1+К,К2) Помеха Еа появляющаяся на входеусилителя, компенсируется в па раз, где1 1и. 1+ (КА + К) Кл12)В выражениях (1) и (2) К - коэфициент усиления усилителя А, Ка - коэфи циент усилителя Б, Кз - коэфициент усиления усилителя В и , - коэфициент обратной связи. Так как Ка выбирается равным Кф, и в этом случае К, = 1,1 1 1 а К, -) 1, то - стремится к в , аи, 2 л, может быть сделано как угодно малым, Следовательно, помеха, появляющаяся на выходе, может быть уменьшена до двух раз, а помеха, синфазно действующая на вход тракта и вспомогательного усилителя, в сколь угодно большое число раз. Полезный же сигнал подается на вход тракта и вспомогательного усилителя противофазно и не ослабляется,Таким образом, изображенную на фиг.1 и фиг. 3 простейшую форму выполнения изобретения наиболее целесообразно применять в случае маломощных усилителей с низким уровнем входа и малыми искажениями на выходе,Принцип, положенный в основу изобретения может быть с успехом использован и для случая, когда требуется компенсировать помеху, возникающую в любом месте тракта, в значительное число раз,Схема, изображенная на фиг. 4, позволяет в любое число раз компенсировать искажения, появляющиеся на выхо де тракта.Проведем для ясности детальный разбор этой схемы.Предположим, что в последнем каскаде генерируется помеха Е,. Эта помеха создает на сопротивлении 6 в точках а, б напряжение. Это напряжение подается на сетки ламп 1 и 5, которые включены параллельно. Лампа 5 имеет в аноде только активную нагрузку 7; поэтому на спектре частот, значительно более широком, чем спектр усиливаемых частот усилителем 1, 2, 3, лампа 5 развивает в анодной цепи напряжение, сдвинутое относительно напряжения на ее сетке, примерно, на 180,Предположим, что усилитель 1, 2, 3 развивает на сопротивлении 8 напряжение, сдвинутое на 180 относительно своего входного напряжения. Если учесть наличие в системе обратной связи блока 4, то нетрудно видеть, что вся система может начать генерировать но генерация все же не наступит, Это объясняется тем, что в этом случае добавочная лампа 5уменьшит величину обратнойвеличины, меньшей единицы.Рассмотрим происходящий процесс более подробно, Изобразим вектором А на. пряжение. на сетках ламп 1 и 5:А ТТогда вектор В будет представлять собой напряжение в точках С - Р;вВектор напряжения в аноде лампы 5 в этом случае изобразится вектором С:СЕсли коэфициент усиления ступени, работающей на лампе 5, будет выбрантаким, что напряжение, развиваемое в аноде лампы 5, будет равно напряжению, развиваемому усилителем 1, 2, 3 в точках С - Р и если сопротивления 9 и 10 значительно больше по своей величине, чем сопротивления 7 и 11, то можносчитать, что на точках К- - Т установитсясуммарный вектор напряжения, величинакоторого будет примерно, равна величинекаждого из векторов напряжения в отдельности.Отсюда следует, что если коэфициентусиления усилителя 1, 2, 3, отнесенныйк точкам М - О, равен К, и если коэфициент обратной связи будет то коэфициент усиления, отнесенный к точкамС - О, будет К, В,.Если теперь перейти к точкам К и Т,то коэфициент усиления двух параллельно;работающих усилителей, из которых одинработает на лампе 5, а другой представ.ляет собой усилитель 1, 2, 3, будет К, г.Обозначим КД = Ко. Теперь нетрудноподсчитать (если перейти к сеткам ламп1 и 2) чему будет равен коэфициент уси.ления обоих параллельно работающихусилителей,Коэфициент усиления обоих усилите.лей, отнесенный к точкам К и Т, равен Ко,Если обозначить через Во коэфициентобратной связи, характеризующий вели-чину подачи обратной связи на сеткилампы 1 и 5, то коэфициент усиления системы в данном случае будет:Ко1+ КА Если коэфициент усиления последнегоблока будет Кг, а коэфициент обратнойсвязи, снимаемой с анода последнего бло-ка, то общий коэфициент усиления ,всей системы выразится так:КоК 1+КОРОКОКА1 ----1+КоРОВозьмем КД 1 и Конг 1; еслитеперь наложить условие, чтоКонг = КоВо то К= КоК.Из последнего следует, что в этом самом неблагополучном в смысле устойчивости случае генерация невозможна, так.как генерировать может система толькотогда, когда коэфициент усиления ее уве-личивается; в данном же случае коэфициент усиления остался прежним,Рассмотрим случай, когда фазовая характеристика усилителя 1, 2, 3 такова, чтовекторсовпадает по фазе с вектором А.В этом случае помеха, возникающаян блоке 4, если коэфипиент усиления обеих ,параллельно работающих систем достаточен, будет компенсироваться,Нетрудно видеть, что при этом суммарное напряжение в точках К - Т будетравно нулю. Следовательно, обратная отрицательная связь, вносимая лампой 5,будет отсутствовать и следовательно, коэфициент усилителя 1, 2 3 будет таким,как если бы лампа 5 вообще отсутствовала, Компенсация помехи, возникающейв аноде блока 4, в этом случае будетвыражаться так:1и =1+ ККДРассматривая последнюю формулу, мывидим, что компенсация помехи при значительных величинах К,Кгг может бытьвесьма значительной,Предположим теперь, что помеха генерируется в одной из ступеней усилителя1,2,3, В этом случае коэфициент обратной связи 13, действием лампы 5 будет1уменьшен в раз, где Кд - коэфи+ д Оциент усиления ступени, работающей налампе 5, Следовательно, коэфициент усиления усилителя 1, 2, 3 с учетом действия лампы 5 для помехи, возникающейвнутри усилителя 1, 2, 3, будет:КК,11+ КТак как ранее мы приняли, что Кф == КдВО, то величина всегда буКА+ додет меньше единицы и следовательно, величина К, всегда будет конечной, чтоявляется признаком устойчивости системы.Предлагаемое изобретение может бытьиспользовано и в передатчиках в самыхразличных модификациях форм выполнения,Предмет изо брет ения.Способ компенсации нелинейных искажений помощью отрицательной обратнойсвязи, осуществляемой путем подачи вовходную цепь части входного и частивыходного напряжения после их сложения,о тп и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюустранения возможности возникновениясамовозбуждения, напряжение, снимаемоесо входа, перед сложением его с напряжением, снимаемым с выхода, поворачивают по фазе на 180 и, с целью получения глубокой обратной связи, дополнительно усиливают.