Выходная ступень усилительного устройства

В формировании качественного выходного сигнала большую роль играет выходная ступень усилительного устройства. Именно она отвечает за величину наиболее значимого параметра SBbi max и должна обеспечить максимально возможное усиление при соблюдении вышеназванных требований к интермодуляционным искажениям во всей полосе частот, поэтому к выходной ступени предъявляются самые высокие требования по линейности амплитудно-частотной характеристики и малой неравномерности АЧХ. Для этого используется несколько различных дорогостоящих схемотехнических решений. Рассмотрим вкратце существующие варианты реализации выходной ступени усилительного устройства и их достоинства и недостатки.
В тех точках кабельной системы, где необходимо обеспечить очень высокую линейность (в больших каскадах магистральных сетей) применяются усилители с выходной ступенью, построенной по схеме с “прямой связью” или Feed Forward (FF). Эта схема характеризуется очень низкими искажениями, но она крайне чувствительна к перепадам температур и неприменима там, где требуется высокий выходной уровень. Стоимость этих усилителей, как правило, очень высока.
В двухтактных балансных схемах, называемых в зарубежной литературе Push Pull (РР) используются дорогие мощные широкополосные СВЧ транзисторы и миниатюрные сверхширокополосные ферритовые трансформаторы с малыми потерями. Достоинствами балансных схем по сравнению с традиционными схемами являются повышенный уровень выходной мощности (в идеальном случае на 3 дБ), пониженные интермодуляционные искажения второго порядка, повышенная надежность за счет резервирования в плечах, пониженный коэффициент шума, малый коэффициент возвратных потерь и низкая потребляемая мощность. Кроме этого в двухтактной схеме достигается независимость настроек входной цепи с точки зрения минимизации коэффициента шума и максимизации коэффициента усиления, слабая зависимость усиления от колебаний температуры, малая неравномерность АЧХ за счет использования простейших диссипативных выравнивающих цепей. Линейность этих схем несколько хуже, чем схем FF. Многочисленные преимущества балансных схем и падение их стоимости в последнее время привели к массовому их использованию при производстве усилителей. Максимальный выходной уровень усилителей с выходной балансной ступенью составляет около 120 дБ-мкВ при СТВ = 60 дБ. Такие усилители могут использоваться в домовых распределительных сетях и в магистральных в качестве последнего усилителя в каскаде.
Стоит заметить, что двухтактные балансные схемы почти повсеместно используются в современных усилителях, поэтому дальнейшее улучшение характеристик выходной ступени шло по пути того или иного совершенствования балансной схемы и все последующие модификации обладают теми же достоинствами, но в большей степени. Следующим шагом в повышении качества балансной схемы стало создание балансной схемы с удвоением мощности, которая в зарубежной литературе носит название Power Double (PD). Схема построена по такому же принципу, но ее теоретический максимальный выходной уровень превышает аналогичный уровень усилителей типа РР на 3 дБ (практически на 2 – 2,5 дБ за счет потерь в направленных ответвителях) и обычно составляет 121 – 123 дБ-мкВ при СТВ – 60 дБ, К недостаткам этой схемы можно отнести более высокое, чем у РР, энергопотребление. Такие усилители также могут использоваться в магистральных и домовых распределительных сетях.

Кабельное телевидение

© 2009-2010