TheLib.Ru » Энциклопедии » БСЭ » Большая Советская Энциклопедия (УС) » онлайн-чтение (стр. 3)

 

 

рис. 6 ) имеются неинвертирующий вход (обеспечивающий в процессе усиления совпадение полярностей поданного на него сигнала и сигнала на выходе) и инвертирующий (полярность изменяется на противоположную). Это свойство придаёт усилителю его первый каскад, выполненный по т. н. дифференциальной схеме, реагирующей на разность входных напряжений (в результате сигналы с разной полярностью складываются, а с одинаковой – вычитаются и при столь большом K Uпрактически не влияют на выходной сигнал). Инвертирующий вход обычно используется и для создания отрицательной или частотно-зависимой обратной связи.
     Усилитель звуковой частоты, используемый, например, при звукоусилении,обычно заканчивается двухтактным каскадом усиления.
     Такой каскад содержит 2 усилительных элемента, работающих со сдвигом фаз усиливаемых колебаний на 180°. Для возбуждения двухтактного каскада, состоящего из однотипных усилительных элементов (например, транзисторов р – п – р-типа), используют фазоинверсный предоконечный каскад ( фазоинвертор ) или трансформатор, вторичная обмотка которого имеет вывод от средней точки ( рис. 7 ); каскад, содержащий разнотипные элементы (т. н. комплементарные структуры, например транзисторы р – n – р-и n – р – n-типов), возбуждается от источника однофазного напряжения, т. е. от обычного однотактного каскада, и в этом случае отпадает необходимость применения трансформатора. По сравнению с однотактным каскадом двухтактный позволяет получать гораздо большую выходную мощность с меньшими нелинейными искажениями. Распространены бестрансформаторные У. э. к. звуковой частоты на транзисторах: одиночных комплементарных (с выходной мощностью до 1 вт) и т. н. составных (с выходной мощностью несколько десятков вти более). Отсутствие трансформаторов допускает изготовление У. э. к. в виде полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем.
     Ламповый усилитель большой мощности используется на узлах проводного вещания и в радиопередатчиках (в качестве модуляционного устройства). Он обычно содержит 4 двухтактных каскада, охваченных сравнительно глубокой отрицательной обратной связью с целью уменьшения нелинейных искажений, снижения фона на выходе и получения небольшого выходного сопротивления.
     Лит.:Лурье Б. Я., Проектирование транзисторных усилителей с глубокой обратной связью, М., 1965; Калихман С. Г., Левин Я. М., Основы теории расчёта радиовещательных приёмников на полупроводниковых приборах, М., 1969: Радиопередающие устройства, М., 1969; Цыкин Г. С., Усилительные устройства, М., 1971; Войшвилло Г. В., Усилительные устройства, М., 1975.
      Г. В. Войшвилло.
   Рис. 3. Схема каскада усилителя электрических колебаний промежуточной частоты с двухконтурной колебательной системой: T 1, Т 2— транзисторы; R 1—R 6— резисторы; С б— блокировочный конденсатор; C 1, C 2, L 1, L 2— конденсаторы и катушки индуктивности колебательных контуров; C 3— развязывающий конденсатор; Е — источник постоянного тока в цепи питания транзисторов.
   Рис. 5. Упрощённая схема линейного усилителя связи на 300 каналов: Tp 1, Tp 2— входной и выходной трансформаторы с сердечниками из магнитодиэлектрика; T 1—T 4— транзисторы; R 1—R 9— резисторы; C 1, C 2— конденсаторы; LCR — корректирующая цепь, служащая для обеспечения устойчивости усилителя; E к— источник постоянного электрического тока.
   Рис. 2. Принципиальные схемы усилителей на биполярных и полевых транзисторах: с общим эмиттером (а), общим истоком (б), общей базой (в) и общим затвором (г); Э, К, Б — эмиттер, коллектор и база биполярного транзистора; И, З, С — исток, затвор и сток полевого транзистора; е r— источник усиливаемых колебаний; R г, R н— эквивалентные сопротивления входной цепи и нагрузки; Е бэ, Е кэ, Е зи, Е си— источники постоянного тока соответственно в цепях база — эмиттер, коллектор — эмиттер, затвор — исток, сток — исток. Название типа усилителя определяется тем, какая область (электрод) транзистора является общей для цепи источника усиливаемого сигнала и цепи нагрузки.
   Рис. 4. Схема оконечного усилительного каскада радиопередающего устройства с фильтром нижних частот: Л — электронная лампа (тетрод); А — антенна; L 1, L 2и C 1—C 3— катушки индуктивности и конденсаторы, образующие фильтр нижних частот; L 3— дроссель в цепи питания лампы; C 4— разделительный конденсатор; E aи Е э— источники постоянного тока в анодной цепи и цепи экранирующей сетки.
   Рис. 1. Структурная схема усилителя электрических колебаний: 1 — источник сигнала; 2 — усилитель; 3 — нагрузка; 4 — источник питания; е 1— источник усиливаемых колебаний; R 1, R 2— эквивалентные сопротивления источника усиливаемых колебаний и нагрузки; I 1, P 1, U 1— соответственно ток, мощность и напряжение на входе усилителя; I 2, P 2, U 2— ток, мощность и напряжение на выходе усилителя; P 0— мощность источника питания.
   Рис. 7. Принципиальная схема транзисторного двухтактного каскада: Tp 1, Tp 2— входной и выходной трансформаторы; T 1, T 2— транзисторы; R 1, R 2— резисторы делителя напряжения, необходимые для получения требуемого напряжения смещения на базах; Рэ — резисторы в цепи эмиттеров, предназначенные для симметрирования плеч каскада и дополнительной стабилизации режима работы каскада: E к— источник постоянного тока.
   Рис. 6. Структурная схема операционного усилителя: 1 — неинвертирующий вход; 2 — инвертирующий вход; 3 — общий провод; 4 — выход.

Усинским трактом.

Убегания скорость.

Вращательное движение, Угловое ускорение.
   
      Лит.см. при ст. Кинематика.
      С. М. Тарг.
      Физиологическое действие ускорения.По характеру воздействия на организм различают линейное ударное У. (время действия Ј 1 сек,  10 g/сек) ,линейное длительно действующее У. (время действия ³ 1 сек,  10 g/сек) ,а также угловое У. В авиационной и космической медицине для обозначения «возросшего веса тела» (вследствие У.) используется термин «перегрузка».
     Наибольшим линейным ударным У. (ЛУУ) человек подвергается при падениях, авариях на транспорте, при аварийной посадке самолёта или космического корабля, при катапультировании и т.д. Основной неблагоприятный патофизиологический эффект ЛУУ сводится к нарушению целостности органов и тканей (позвоночник, череп, внутренние органы). Переносимость ЛУУ, направленных перпендикулярно к продольной оси тела, примерно в два раза выше, чем направленных вдоль позвоночника (30–40 gи 15–20 gсоответственно). В процессе эволюции у человека сформировались некоторые специфические механизмы защиты от ЛУУ (амортизационные свойства костно-опорного аппарата, система подвески внутренних органов и т.п.).
     Выраженность неблагоприятного эффекта линейного длительно действующего У. (ЛДУ) зависит от величины У. и его направления относительно тела человека. Чем более вектор ЛДУ приближается к продольной оси тела и направлению основных магистральных кровеносных сосудов, тем выраженное нарушения кровообращения, связанные с перераспределением крови под влиянием возросшего гидростатического давления. Наихудшим образом переносятся У., приводящие к повышению кровенаполнения сосудов головы. Легче всего человек переносит этот вид У., когда его вектор составляет с продольной осью тела угол в 75–80° (см. рис. ). Это условие реализуется на космических кораблях типа «Союз» и «Аполлон». Наибольшим ЛДУ в современных условиях человек может подвергаться при манёвренном полёте на скоростном самолёте или при полёте космического корабля по баллистической траектории. С ЛДУ в процессе эволюции человек практически не встречался. Переносимость этого воздействия определяется общими, неспецифическими механизмами приспособления к неблагоприятным факторам внешней среды. При вращательных движениях возникают угловые У., которые оказывают специфическое влияние на вестибулярный аппарат,а при определённых величинах могут вызвать явления, характерные для ЛУУ и ЛДУ.
     Для повышения переносимости У. применяют различные технические средства, обеспечивающие сохранение оптимальной позы и положения человека относительно вектора У., снижение величины У. и скорости его нарастания, уменьшение эффекта перераспределения крови в организме (амортизационные, индивидуально моделированные кресла, привязные ремни, защитные шлемы, противоперегрузочные костюмы).
     Лит.:БарерА. С., Проблемы ускорений в космической физиологии, «Космическая биология и медицина», 1967, в. 1; Сергеев А. А., физиологические механизмы действия ускорений, Л., 1967; Краткий справочник по космической биологии и медицине, 2 изд., М., 1972; Основы космической биологии и медицины. Совместное советско-американское издание, т. 2, кн. 1, М., 1975.
      А. С. Барер.
   Время переносимости человеком длительно действующих ускорений в зависимости от их величины и направления. Р — доверительный интервал для вероятности 0,95.

силой тяжести.Такое ускорение имел бы центр тяжести любого тела при падении тела на Землю с небольшой высоты в безвоздушном пространстве. Как и сила тяжести, У. с. п. зависит от широты места j и высоты его над уровнем моря Н.Приблизительно У. с. п. д =978,049 (1 + 0,005288 sin 2j – 0,000006 sin 22 j – 0,0003086 Н.На широте Москвы на уровне моря g =981,56 см/сек.

ускорение свободного падения.

Ускорители заряженных частиц ). Эффективность ускорения, т. е. средняя энергия, сообщаемая частице электрическим полем на единице длины ускоряющего устройства, определяется напряжённостью электрического и магнитного полей и ограничена техническими возможностями устройств, создающих эти поля. Для разных типов ускорителей эффективность ускорения колеблется от 1 до 50 Мэвна 1 мдлины системы. В 1960-х гг. возникло новое направление в физике ускорителей – т. н. когерентные методы ускорения, которые в принципе позволяли обойти трудности «классических» ускорителей. Основателем этого направления был В. И. Векслер.Главная задача когерентных методов ускорения – получение больших эффективностей ускорения. Их характерная особенность состоит в том, что электромагнитное поле, ускоряющее частицы, не является внешним, а возникает в результате взаимодействия группы ускоряемых частиц с др. группой зарядов, плазмой или электромагнитным излучением при условии его когерентного (синхронного) воздействия на всю ускоряемую группу частиц. Такой синхронизм обычно возникает автоматически. Величина ускоряющего поля зависит от числа участвующих в таком взаимодействии частиц и может достигать больших значений – 100 Мв/ми более. Однако реализации этих методов мешают возникающие плазменные и гидродинамические неустойчивости и поэтому в настоящее время когерентное ускорение не имеет практического значения для ускорения частиц. Если ускоряемые частицы не участвуют в создании ускоряющих полей, но последние создаются не с помощью электродов, как в «классических» ускорителях, а с помощью потоков, сгустков или колец заряженных частиц, то говорят о коллективных методах ускорения. К 1976 существует около 20 различных схем коллективного ускорения частиц. Во всех таких ускорителях, в отличие от плазменных ускорителей,в создании ускоряющего поля участвуют релятивистские электроны.
     Ниже рассмотрены некоторые, наиболее характерные из коллективных методов ускорения.
     1. Ускорение ионов электронными пучками
     При прохождении электронного пучка высокой плотности через газ образуются ионы газа и ускоряются до энергий, существенно превышающих энергию электронов пучка. Окончательно механизм ускорения ионов не выяснен. Упрощённая схема этого процесса может быть построена следующим образом. Электронный пучок высокой плотности, попадая в металлическую трубку с газом, создаёт настолько сильное поле, что тормозится в этом поле и теряет свою скорость уже на очень малых расстояниях. В этой области за счёт уменьшения скорости плотность электронов максимальна. Затем начинается распад пучка под действием сил пространственного заряда. Энергия электронного пучка тратится не только на создание такого поля, но и на ионизацию газа, имеющегося в трубке. Через характерное время ионизации, которое зависит от плотностей пучка и газа, по всему пути пучка до места его практической остановки образуется достаточное количество положительно заряженных ионов, чтобы нейтрализовать пространственный заряд электронного пучка и локализовать поле внутри самого пучка. Тормозящее действие поля на приходящие после характерного времени ионизации электроны ослабляется, потери энергии прекращаются, и пучок электронов проходит дальше вдоль трубки. После этого весь процесс повторяется, и так продолжается до тех пор, пока пучок не пройдёт всю трубку. Т. о., место наибольшей плотности электронов движется вдоль трубки со скоростью, пропорциональной времени ионизации. Положительно заряженные ионы, попавшие в начальный момент в уплотнённую часть электронного пучка, удерживаются отрицательно заряженными электронами и движутся вместе с таким скачком плотности вдоль трубки с той же скоростью, а следовательно (из-за их большой массы), обладают много большей энергией, чем электроны. Эффективность ускорения в этом методе достигает 100 Мэв/м.Пока реализованы длины ускорения только в несколько см,и предстоит ещё большая работа по проверке правильности изложенной выше схемы ускорения.
     2. Плазменный метод ускорения
     Плазма является средой, в которой между отдеьными группами зарядов существуют поля до 1 000–10 000 Мв/м.Создание в плазме регулярных волн, т. е. волн, обладающих определённой фазой, и использование их для ускорения заряженных частиц – суть плазменного метода ускорения, предложенного сов. физиком Я. Б. Файнбергом. Для решения этой задачи применяют мощные электронные пучки. При их прохождении сквозь плазму создаются условия, при которых 20–30% энергии пучка расходуется на создание плазменной волны. Чтобы обеспечить регулярность этой волны, используется предварительная небольшая модуляция электронного пучка внешним электромагнитным полем. Изменяя частоту и фазу модуляции, а также плотность плазмы, можно управлять возникающей волной и сделать её пригодной для ускорения частиц.
     3. Ускорение ионов электронными кольцами
     При этом способе ускорения создаётся устойчивый электронный сгусток, в который вводятся положительно заряженные ионы. Электрическое поле электронного сгустка прочно удерживает ионы. При ускорении сгустка внешним полем ионы также ускоряются вместе со сгустком. Конечная энергия ионов во столько раз больше энергии электронов того же сгустка, во сколько раз масса иона больше массы электрона; если ускоряются протоны, то это отношение равно 1836. Данный метод имеет наибольшее практическое значение. Рассмотрим конкретную схему создания устойчивого сгустка электронов.
     Физические основы создания устойчивого сгустка.Чтобы добиться устойчивости сгустка электронов, необходимо скомпенсировать силы кулоновского отталкивания электронов в сгустке. Это можно сделать добавлением в сгусток необходимого числа положительно заряженных ионов. Однако число ионов должно быть небольшим, чтобы масса сгустка существенно не менялась (т.к. ускорение зависит от отношения заряда к массе). Такие противоречивые требования выполняются лишь для движущихся электронов. Действительно, на электроны сгустка действуют кулоновские силы расталкивания, что приводит к разлёту сгустка. Но если сгусток движется, то, кроме кулоновских сил, появляются магнитные силы, связанные с движением зарядов и направленные противоположно силам расталкивания. Чем выше скорость движения электронов, тем больше магнитные силы. Для электронов с энергией движения, например, в 10 Мэврезультирующая сила расталкивания уменьшается в 400 раз по сравнению с силой для покоящихся электронов. В этом случае достаточно в электронный сгусток ввести малое число ионов ( 1/ 400от числа электронов), чтобы полностью скомпенсировать кулоновское отталкивание. Для последующего ускорения такого образования во внешнем поле сгусток формируется в виде кольца движущихся электронов. Внутри сечения такого кольца (тора) расположены практически покоящиеся ионы. Кольцо используется для ускорения ионов. Сила, действующая на каждый ион кольца при движении его во внешнем поле, прямо пропорциональна числу электронов в кольце и обратно пропорциональна сечению кольца. Эти параметры и определяют эффективность ускорения в данном методе.
     Схема ускорителя с электронными кольцами.Сгусток электронов формируется следующим образом. Пучок электронов от линейного ускорителя вводится (инжектируется) в магнитное поле, такое же, как у ускорителя со слабой фокусировкой, и образует кольцо большого диаметра. Начальный размер кольца выбирается из условия удержания в поле нужного числа электронов. Затем магнитное поле нарастает и в соответствии с ростом поля все размеры кольца уменьшаются. Этот процесс продолжается вплоть до получения кольцевого сгустка требуемых параметров. В конечном состоянии сжатия при помощи газового клапана в область кольца впрыскивается необходимое количество газа. Электроны ионизуют газ, и образующиеся ионы захватываются электронным сгустком. Число захваченных ионов регулируется изменением давления впускаемой порции нейтрального газа. После этого меняется конфигурация магнитного поля, удерживающего электроны, и кольцо вместе с ионами начинает двигаться с ускорением вдоль своей оси в направлении спада магнитного поля (за счёт трансформации энергии вращения электронов в энергию поступательного движения кольца). Дальнейшее ускорение кольца производится внешним электрическим полем (см.