Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Усилители промежуточной частоты

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
17.18 Mб
Скачать

Малошумящий каскад УПЧ на электронных лампах (рис. 7.14,а).

В цепь внешней обратной связи включена индуктивность

(че­

рез катушки U и LK на сетку следующего каскада подается

напря­

жение смещения). Триод с подключенной LK (влиянием большой

емкости разделительного конденсатора Ср можно пренебречь)

можно

в)

рассматривать как эквивалентный усилительный прибор, активность которого

 

 

 

Ак2

Л2со0/сок

 

 

 

(7.60)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dKV 1 + *к

 

 

 

где

А 2=

S/coQCag — активность

триода

при

отключенной £ к;

юк =

= i/K ^ C ag,

dK— резонансная

частота

и затухание

контура £ к, Cag;

х к =

1

/с о

сок \

 

 

 

 

 

-^ -

I —------- — ) — обобщенная расстройка.

 

 

 

Эквивалентная активность Лк принимает максимальное значение,

если контур LK, Сле настроен на частоту со0

 

 

 

 

 

 

Ат = А / У Т л.

 

 

(7.61)

 

Отсюда следует, что наличие корректирующей цепи обеспечи­

вает увеличение устойчивого коэффициента

усиления

в 1/ V dK

раз.

Заменяя в (7.43) А на Л,10, На.ЧоЛнМ Максимальный устойчивый ко­

эффициент усиления по напряжению

 

АУ1К= (0,32-4-0,53)/W

(7.62)

Комбинируя далее (7.61) и (7.62) при Api<Ayn<, определяем

необходимую величину собственного затухания контура

 

4 < ( 0 , 1 -4-0,4) Л'- Aj;,

(7.63)

Схемы каскадов с коррекцией внутренней обратной связи в транзисторных УПЧ

Из выражении (7.36) и (7.38) видно, что характер внутренней

обратной связи существенно зависит

от фазового угла C-) =

arg Ц\чу*\.

При

cos 0 = 1

(условие

коррекции)

внутренняя обратная

связь

деи

ствптельна и положительна па частоте / = 0, действительна

и отрица­

тельна на резонансной частоте / Р.

 

 

 

У биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером

 

 

 

0 =

arctg

 

 

 

 

 

 

 

f s +

a i г / р

 

 

где

a,< = 2 n /sCi2/£ i2, cti2= 2n/pCt2/g i2.

 

 

а к =

 

Для удовлетворения

условия коррекции необходимо, чтобы

= 1.

Обычно

же ак>1

и

в схему каскада приходится включать

д о ­

полнительную

внешнюю

обратную связь, образующую цепь -коррек­

ции. Возможны три простые схемы коррекции: типа R (рис. 7.15,а), типа L (рис. 7.15,6) и типа С (рис. 7.15,и).

Транзистор с подключенными к нему элементами RKy LK и С,, можно рассматривать как некоторый эквивалентный усилительный прибор. Для него условие коррекции записывается в виде

(Хк;)=1. (7.64)

Элементы Ru, L,.- и Ск незначительно изменяют частоту fH эквива­ лентного усилительного прибора, однако они существенно уменьшают постоянную ай э по сравнению с ак. Нетрудно показать, что постояи-

йай ciк для схем (рис. 7.15) определяется следующими сботйоШё* ниями

SiiR*/V + ^ 12^к)

(рис.

7.15,а),

1/б)р Г-лСх2

(рис. 7.15,6),

С к ( I — ntj)

(рис.

7.15,в).

т<

 

 

Очевидно, что ак э<(Хк.

Из трех возможных типов коррекции практическое применение находит коррекция типа С. Существенным недостатком коррекции типа R и L является связь цепи коллектора и базы по постоянному току, что может привести к недопустимым изменениям режима тран­ зистора по постоянному току. Этот недостаток мог быть устранен включением в цепь коррекции разделительного конденсатора. Однако это усложняет схему. Кроме того, использование конденсатора Ск вместо индуктивности L„ (предпочтительно из технологических сооб­ ражений. При использовании коррекции типа R увеличивается вход­ ная и особенно -выходная проводимость эквивалентного усилитель­

ного прибора:

SllK=gll+ (1/ÆK), ^22H =^22+ (1/Яи).

Это нежелательно, так как уменьшается усилительный потенциал каскада и его коэффициент усиления. Емкость конденсатора коррек­ ции определяется из формул (7.64).

Коэффициент усиления каскада с коррекцией Л'Р|К определяется вы­ ражением

к*р.

Лр,к_ 1+ (Кр./Лк)2 ’

где /Cpi — резонансный коэффициент усиления каскада без учета

обратных связей; Au = V g 2ilg\2 — активность эквивалентного усили­

тельного прибора.

Коррекция типа С не изменяет величин входной и выходной про­ водимостей усилительного прибора. Применение коррекции целесооб­ разно, если ArpiK>(l,2-f-l,5)/Cyi.

7.7. ОСОБЕННОСТИ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКОДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Усилитель типа общий эмиттер — общий эмиттер (рис. 7.16)

Принципиальную схему усилителя можно рассматри­ вать как каскадное соединение апериодического (на первом транзисторе) и резонансного (на втором) кас­ кадов.

Усилитель имеет две особенности, связанные с выбо­ ром элементов схемы апериодического каскада (У?к, Сз) и ослаблением внутренней обратной связи во втором транзисторе. Рассмотрим их в указанном порядке. Пола-

Рис. 7.16. Принципиальная схема каскодного УПЧ типа общий эмиттер — общий эмиттер.

гаем, что обратная связь в резонансном каскаде отсут­ ствует, тогда коэффициент усиления первого каскада

К ___________ êli__________

* gmy ii+ ( f/f.r W + ( 2 ”KVl

где gzi, fs — низкочастотное значение крутизны первого транзистора и его предельная частота; g w — полная про­ водимость нагрузки в цепи коллектора:

ёж— ё ы + ё п

Тк= Са/g эю Сэ = С*22+ С ц + Ст.

Наличие емкости Сэ и частотная зависимость крутизны

.первого транзистора приводят к спаду частотной харак­ теристики первого каскада на высоких частотах. Пола­ гая верхнюю граничную частоту

/в=/р + 0,5Пп и [1 + ( Ш 2][1 + (2я/тн2)]-2 ,

определяем максимально допустимую постоянную вре­ мени коллекторной цепи

т

КМ

2ltf*

У

1 + (fn/fs)2

'

Значения сопротивлений

резисторов Rik

и Rb находятся

в результате расчета

второго

каскада,

а величина со-

254

противления резистора в коллекторной цепи

1

£*11 + ^22 + Cm___ J___!____ а

Лк

Л* Æg/?5 1

Может оказаться, что значение RK, вычисленное по по­ следней формуле, отрицательно, или чрезмерно велико. Это в первом случае означает, что реальное значение верхней граничной частоты в схеме каскада больше ча­ стоты /B=fp+0>5IIn, во втором случае приводит к неже­ лательно большому увеличению напряжения источника питания из-за падения напряжения на RK■В таких слу­ чаях значение RK выбирается из условия обеспечения необходимого режима транзистора

где Eit li — напряжение

на коллекторе и коллекторный

ток в типовом режиме.

 

Примем нижнюю граничную частоту fB= / p — 5^. При

учете влияния емкости

разделительного конденсатора

С3 на коэффициент усиления последний будет равен

где

Аналогично предыдущему, находим минимальное значе­ ние постоянной времени

и емкость разделительного конденсатора

С3—Тбт/ (R S "I" Я8") •

Внутренняя обратная связь во втором транзисторе приведет к изменению его входной проводимости. Не­ трудно показать, что в этом случае она равна

g'BX = g'll+ ё э (К \ [A 2) g,

где

Кг, А — эквивалентная резонансная проводи-

255

мость коллекторного колебательного контура, коэффи­ циент усиления с базы на коллектор второго транзисто­ ра и его активность; g — функция, определяемая первым

выражением (7.23).

 

 

 

 

 

 

 

К2

Функция g существенно неравномерна. При большом

это может привести к значительной неравномерности

частотной

характеристики

апериодического

каскада.

Наибольшая неравномерность

имеет место

при

экстре­

 

 

 

 

 

 

мальных значениях функции

 

 

 

 

 

 

g,

которые

определяются

 

 

 

 

 

 

формулами (7.31). На рис.

 

 

 

 

 

 

7.17

показаны

зависимости

 

 

 

 

 

 

коэффициентов

усиления

 

 

 

 

 

 

апериодического каскада без

 

 

 

 

 

 

учета

обратной

связи Ki и

 

 

 

 

 

 

при ее учете — /Срi от обоб­

 

 

 

 

 

 

щенной расстройки л: второ­

 

 

 

 

 

 

го

каскада.

Очевидно, что

 

 

 

 

 

 

результирующая

резонанс­

 

 

 

 

 

 

ная кривая будет искажена.

 

 

 

 

 

 

Наиболее характерным яв­

Рис.

7.17.

Влияние

внутренней

ляется смещение ее 'максиму­

обратной

связи

в

транзисторе

ма в область более низких ча­

резонансного

каскада

(рис.

стот по сравнению с часто­

7.16)

на

коэффициент

усиле­

 

 

ния каскада.

 

той

настройки

контура LC.

 

 

 

 

 

 

Этот недостаток

устраняется

применением в резонансном каскаде коррекции или сов­ мещенной нейтрализации (рис. 7.18). Схема усилителя при этом содержит большее количество деталей по сравнению, например, с каскодным усилителем общий эмиттер — общая база (рис. 7.19,а). В этой связи необ­ ходимо определить частоту, до которой целесообразно применение усилителя общий эмиттер — общий эмиттер. Эта частота может быть получена из условия равенства усилительных потенциалов Лм(оэ-оэ) —7См(оэ-об). Решение этого уравнения относительно граничной частоты /гк в явном виде с учетом частотных свойств параметров транзисторов затруднительно. Наиболее просто задача решается приближенно сравнением усилительных потен­ циалов на средней частоте полосы пропускания для идентичных транзисторов. В первом приближении

Р и с . 7 . 1 8 . П р и н ц и п и а л ь н ы е

с х е м ы

к а с к о д п о г о

У П Ч

т и п а

о б щ и н

э м и т т е р — о б щ и й э м и т т е р :

 

 

 

а — с коррекцией; б ~ с нейтрализацией внутренней обратной связи.

При / о < 7 г к целесообразно применить

схему общин

эмиттер — общий эмиттер, в случае

— схему об­

щий эмиттер — общая база.

 

Усилитель типа общий эмиттер — общая база

Соединение транзисторов общий эмиттер — общая ба­ за является основным для каскадов УПЧ специальной аппаратуры. Оно имеет по сравнению с включением с об­ щим эмиттером два важных достоинства: в 10—30 раз большее значение активности и примерно в 2—3 раза более высокий усилительный потенциал. Это позволяет получить от каскада больший устойчивый коэффициент усиления.

В усилителе рис. 7.19,и применено последовательное питание коллекторных цепей обоих транзисторов. Коли­ чество деталей в схеме каскада несколько больше, чем

17-296

257

у аналогичного каскада с общим эмиттером, по значи­ тельно меньше по сравнению со схемой с параллельным питанием транзисторов (рис. 7.19,6). Усилитель рис. 7.19требует примерно вдвое большего напряжения источни­ ка питания, а усилитель рис. 7.19,6 потребляет примерно

Р и с . 7 . 1 9 . П р 1П Щ 11Ш 1м л ы 1ы е с х е м ы

к а с к о д н о г о У П Ч

т и п а о б щ и м

 

э м и т т с о — о б щ а я б а з а :

 

а — с

доватсльиым; б — с

паралле:

 

вдвое больший ток, чем схема с общим эмиттером. Осо­ бенностью схемы является то, что первый транзистор практически не дает усиления сигнала по напряжению из-за большой входной проводимости второго транзисто­ ра. Коэффициент усиления первого транзистора, при идентичных транзисторах всегда несколько меньше еди­ ницы.

ГЛАВА 8

ТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УПЧ

 

С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

 

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ

8.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Тракт промежуточной частоты приемника включает в себя каскады различных типов; преобразователь ча­ стоты, предварительные (обычно идентичные) каскады и оконечный каскад, работающий на детектор или на нагрузку другого типа. Все эти каскады вносят опреде­ ленный вклад как в усиление полезного сигнала на про­ межуточной частоте, так и в частотную избирательность усилителя.

Методика расчета перечисленных каскадов содержит много общего. По этой причине и с целью сокращений объема книги во всех расчетных формулах приняты обоб­ щенные обозначения (табл. 8.1). Для расчета тракта про­ межуточной частоты приемника необходимы следующие исходные Данные:

номинальная промежуточная частота /0;

полоса пропускания на уровне 0,7—П?1;

коэффициент усиления по напряжению с учетом усиления преобразователя частоты Кп;

требования к форме резонансной кривой: тип А,

Вили С и максимальная относительная неравномер­ ность ее вершины — огр;

тип усилительных приборов и их параметры на номинальной промежуточной частоте в типовом режи­ ме *>: giu с и, g22, С22, gi2, с 12, г/21 И относительная неста­ бильности емкостей ДСи/Сп, ДС22/С22;

параметры преобразователя частоты: крутизна

преобразования — S n, выходная проводимость £22п, вы­ ходная емкость С22п и ее относительная нестабильность

ДС^п/Сггп'

— параметры нагрузки: проводимость £д, емкость Сд и ее относительная нестабильность ДСл/Сд;

С о о б р а ж е н и я п о в ы б о р у т и п а у с и л и т е л ь н о г о п р и б о р а д л я У П Ч и з л о ж е н ы и H i . 2 .

Обобщенные обозначения вспомогательных расчетных величин

Наименование параметра

Обобщенное

обозначение

 

 

 

 

Выходная проводимость

gt

усилительного

прибора

 

Входная

проводимость

gi

усилительного

прибора

 

Выходная емкость

уси­

c t

лительного

прибора

 

 

Входная

емкость

уси­

Ct

лительного

прибора

 

 

Выходная

постоянная

“i

усилительного

прибора

 

Входная

 

постоянная

al

усилительного

прибора

 

gt< 8 1

Постоянная контура в amc одноконтурном каскаде

g i > g i

Преобразователь частоты

&22П

gn

^22П

С ,,

0 р ^22П

“22П 2nfp g22n

п _ "4р

Ы , С + С- 6 22П

,с + с т

2"fp gn

Тип каскада

Предварительные каскады

&22

gn

С22

Cil

“” = ^ РЙ г

"= 2^

о' С + Ст

2‘lfP g22

2 -f С + Ст 2"'р gu

Оконечный каскад

&22

&вхд

С22

£д

n f

С

2"'Р

g22

9—F

С + С"*

2“fp

g tt