Стабилизация характеристик регенераторов

Аннотация

Статья относится к области исследования физики перехода усилителя от агрегатного состояния усиления в агрегатное состояние генерации. Целью исследования является поиск возможности управления процессом перехода из одного состояния в другое, для реализации стабильного удержания устройства в заданной точке. Это даст возможность реализовать построение стабильных регенераторов. Получен теоритический вывод о возможности стабильной регенерации сигнала, для чего коэффициент стабилизации отрицательной обратной связи по постоянной, нулевой составляющей должен быть больше коэффициента регенерации или выигрыша в коэффициенте усиления за счет положительной обратной связи на частоте максимального усиления, а для резонансного усилителя - на резонансной частоте. Приводятся сведения, подтверждающие теоретические выводы и условия на примере некоторых технических решений и реализаций практических устройств. Демонстрируются многократные технические преимущества устойчивых регенераторов над традиционными усилительными устройствами, в том числе, по устойчивости к возбуждению паразитной генерации в широком динамическом диапазоне и диапазоне температур. Объясняется это тем, что устойчивый регенератор не может возбудиться дважды, устойчивое возбуждение - это нормальное агрегатное состояние регенерации входного сигнала. Также представляется значительное увеличение чувствительности и соответственно снижение собственных шумов на 9-10 порядков, улучшение ширины линейного динамического диапазона на 8-9 порядков. Демонстрируется улучшение полосы усиливаемых частот, не только в область минимизации, но также и в область значительного расширения, более чем на порядок, относительно предельно достижимого для конкретных образцов усилительного элемента, транзистора. Показывается и объясняется факт того, что зависимость коэффициента регенерации и добротности LC контура является частным случаем, только для LC регенераторов. Представленные широкополосные регенераторы используют полосковые вентили или широкополосные трансформаторы без LC-контура и обладают коэффициентом регенерации, что не противоречит теории и полезно на практике. Прогнозируются многократные улучшения в области построения систем и устройств маломощных сигналов, а также улучшение на несколько порядков основных технических характеристик систем связи, локации, физических, биологических, космических и иных измерений и исследований.

• регенерация
• генерация
• устойчивость
• обратная связь
• нулевая составляющая
• дрейф рабочей точки
• тепловой шум
• дробовый шум
• флуктуационный шум

Abstract (in English)

Stabilizing regenerator characteristics

The article relates to the field of research of the physics of the transition of the amplifier from the aggregate state of amplification to the aggregate state of generation. The aim of the study is to find the possibility of controlling the process of transition from one state of aggregation to another, to implement a stable retention of the device at a given point. The latter will make it possible to implement the construction of stable regenerators. A theoretical conclusion is obtained about the possibility of stable signal regeneration, for which the stabilization coefficient of negative feedback on a constant, zero component should be greater than the regeneration coefficient or gain in gain due to positive feedback at the maximum gain frequency, and for a resonant amplifier - at a resonant frequency. The information confirming the theoretical conclusions and conditions on the example of some technical solutions and implementations of practical devices is given. The multiple technical advantages of stable regenerators over traditional amplifying devices are demonstrated, including resistance to excitation of parasitic generation in a wide dynamic range and temperature range. This is explained by the fact that a stable regenerator cannot be excited twice, a stable excitation is a normal state of aggregation of the regeneration of the input signal. There is also a significant increase in sensitivity and, accordingly, a decrease in intrinsic noise by 9-10 orders of magnitude, an improvement in the width of the linear dynamic range by 8-9 orders of magnitude. An improvement in the amplified frequency bandwidth is demonstrated, not only in the area of minimization, but also in the region of significant expansion, more than an order of magnitude, relative to the maximum achievable for specific samples of the amplifying element, the transistor. The fact that the dependence of the regeneration coefficient and the quality factor of the LC circuit is a special case, only for LC regenerators, is shown and explained. The presented broadband regenerators use strip valves or broadband transformers without an LC circuit and have a regeneration coefficient, which does not contradict the theory and is useful in practice. Multiple improvements are predicted in the construction of systems and devices for low-power signals, as well as an improvement by several orders of magnitude of the main technical characteristics of communication and location systems, measuring systems and devices.

Для цитирования

Литература

1. Мацаев А.С. Стабилизация характеристик усилителя с положительной обратной связью. М.: № 6 Радиотехника, 1994г
2. Мацаев А.С. Стабильные усилители с комплексной обратной связью. Техника средств связи. Серия: Техника радиосвязи. Выпуск 1.: Экос, 1991.
3. Мацаев А.С. Трехкаскадный полосовой усилитель с положительными обратными связями. Техника средств связи. Серия: Техника радиосвязи. Выпуск 1.: 1994.
4. Армстронг Эдвин Х. H04L27/06 США Патент US1113145 (A) - Беспроводная приемная система, опубликовано 29 октября 1913 г., выпущено 6 октября 1914 г.
5. Мейсснер Александр Германия Патент 291604 - Патентная спецификация осциллятора Мейсснера, опубликовано 10 апреля 1913 г.
6. Армстронг Эдвин Х. H04B1/26 США Патент US1342885 (A) - Метод приема высокочастотных колебаний, опубликовано 8 февраля 1919 г., выпущено 8 июня 1920 г.
7. Армстронг Эдвин Х. H03D11/02 (EP, США) Патент US1424065 (A) - Сигнальная система, опубликовано 27 июня 1921 г., выпущено 25 июля 1922 г.
8. Мацаев А.С., Мацаев А.А. Фликкер-шум или флуктуационный дрейф рабочей точки // Успехи современной радиоэлектроники. 2022.Т.76. №7. С.51-73. https://doi.org/10.18127/j20700784-202107-05
9. Васильев Д.В., Виталь М.Р., Горшенков Ю.Н. и др. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебное пособие для вузов / Под ред. Самойло К.А. - М.: Радио и связь, 1982 г.
10. Солодовников В.В. Частотный метод в теории автоматического регулирования: Сборник статей Автоматическое управление и вычислительная техника: Вып.8.- М.: Машиностроение. 1968 г.
11. Грибов Э.Б. Нелинейные явления в приемнопередающем тракте аппаратуры связи на транзисторах. - М.: Связь, 1971 г.
12. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн.1 Пер. с англ. - М.: Мир, 1984 г.
13. Хоровиц П., Хилл Н. Искусство схемотехники. 7_е изд. Пер. с англ. - М.: Мир. БИНОМ, 2011.-704 с.
14. Тице У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том 1: Пер. с нем. - М,: ДМК Пресс, 2015. - 828 с.
15. Тице У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том 2: Пер. с нем. - М,: ДМК Пресс, 2015. - 943 с.
16. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. Пер. с англ. - М.: Наука, 1964 г.
17. Брычков Ю.А., Маричев О.И., Прудников А.П. Таблици неопределенных интегралов: Справочник. -М.: Наука, 1986 г.
18. Воронов А.А., Титов В.К., Новогранов Б.Н. Основы теории автоматического регулирования и управления. - М.: Высшая школа, 1977 г.
19. Мацаев А.С. Комплексная инновация усилителей мощности. Развитие первой серии микросхем // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. №7. С.69-77.
20. Мацаев А.С. Комплексная инновация усилителей мощности. Вторая серия микросхем // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. №7. С.69-77.
21. Мацаев А.С. Комплексная инновация усилителей мощности. Третья серия микросхем // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. №9. С.53-63.