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

Рис. 8.2. Основные способы питания сеточной цепи ламповых УПЧ:

а, б — последовательное; в, г — параллельное.

подается из общей цепи регулирования через резистор Rф, как по­ казано на рис. 8.2,6, а. Легко показать, что использование при этом автоматического смещения (рис. 8.3) нежелательно, гак как ухуд­ шается эффективность регулирования.

Допустим,

что напряжение на

сетке

лампы Л 2 возрастает. Эго

вызывает (за счет работы системы

АРУ)

увеличение отрицательного

смещения £ лру

в цепи регулировании. Катодный ток лампы

и на­

пряжение смещения Eg уменьшаются. Общее напряжение смещения па сетке Eg.: = Eg + EAРу возрастает, а крутизна S уменьшается,

но в меньшей степени, чем при Ец=*const. Это и снижает эффектив-

шшСф Яф

Рис. 8.3. Принципиальная схема каскада УПЧ с АРУ Напряжение смещения подается за счет катодного тока лампы.

ность АРУ Исходное смещение на сетки ламп регулируемых каска­ дов целесообразно подавать по общей цепи регулирования системы АРУ от внешнего источника. Резистор /?ф и конденсатор С,и состав­ ляют развязывающий фильтр в цепи АРУ и ослабляют паразитную межкаскадную обратную связь но этой цепи. Значения Йф н Сф определяются при расчете системы АРУ

Цель экранирующей сетки

На экранирующую сетку подается положительное напряжение Ego- Оно может быть подано от отдельного источника питания (рис. 8.4,d) непосредственно (рис. 8.4,6) или через гасящий резистор Rg2 (рис. 8.4,о) от общей цепи питания. По переменному току экра­ нирующая сетка соединена с катодом через конденсаторы большой емкости Сgo, Сф, Си:

(8.45)

Первый способ питания (рис. 8.4,а) применяется в УПЧ прием­ ников, у которых предусмотрен (обычно не только для питания экра­ нирующих сеток УПЧ) источник питания с напряжением Ego. Второй способ (рис. 8.4,6) используется в том случае, если режим ламп допускает равенство напряжений на аноде и экранирующей сетке.

а)

S)

Рис. 8.4. Основные способы питания цепи экранирующей сетки лампьг:

а — от

дельного источника;

б — непосредственно

от источник; анодного

 

пряжения;

в — через гасящпи

резистор.

Третий — применяется в тех случаях, когда Ец2<Ец. Избыточное на­ пряжение гасится на резисторе

R,2= ( E iX- E , 2) / I ^

(8.46)

Следует воздерживаться от использования последнего способа пита­ ния (рис. 8.4,б) в регулируемых каскадах системы АРУ, так как при этом несколько снижается эффективность регулирования системы. В этом нетрудно убедиться простым рассуждением. Допустим, что на­ пряжение сигнала на управляющей сетке лампы Л х (рис. 8.5,а) воз­

росло. При

этом увеличивается

смещение

£ АРУ на с^тке лампы за

счет работы ЛРУ и ток экранирующей сетки уменьшается. Умень­

шается и падение напряжения на Reo, что вызывает увеличение на­

пряжения

Ее2. Последнее, как

известно,

способствует увеличению

крутизны лампы. В целом

крутизна лампы будет уменьшаться, но

в меньшей степени, чем при

Еб2 = const. Следовательно, в регулируе­

мых каскадах системы АРУ

целесообразно применять первый н пто-

Рис. 8.5. Принципиальные схемы каскадов УПЧ с АРУ с питанием

экранирующей сетки

лампы через гасящий резистор (а) с дели-

*

теля (б).

рой способы питания, а если это затруднительно, то питать экра­ нирующую сетку с помощью делителя Rп, Re2 (рис. 8.5,6)

/?„ = £*2/ / п, Re2= ( £ а - £ * 2)/(/п + /*2),

(8.47)

где / ц= (5-Ь 10)7*2 — ток делителя.

Анодная цепь

В УПЧ используются два способа питания анодной цепи: парал­ лельное (см. рис. 8.2,а) и последовательное (см. рис. 8.2,6, п, г). Па­ раллельный способ питания применяется в одноконтурных, обычно

широкополосных, усилителях. Напряжение на анод лампы подается через дроссель £ др (а если L JW отсутствует, то через резистор R m ) .

Схема с параллельным питанием имеет значительно меньшее время восстановления работоспособности после воздействия мощных импульсов помех на сетку лампы по сравнению со схемой с после­ довательным питанием (особенно при больших R g и #ф ). Если

амплитуда мощного импульса помехи превышает исходное смещение на сетке лампы Л 2 (см. рис. 8.2,в), то в цепи сетки появляется се­

точный ток. Среднее значение этого тока вызовет падение напряже­ ния на резисторе Rg. Напряжение, до которого заряжен раздели­

тельный конденсатор Ср, будет меняться. После окончания импульса заряд конденсатора Ср восстанавливается до первоначального значе­ ния. Зарядный ток протекает через R g (по схеме снизу вверх) и

создает на нем падение напряжения. Если Rg велико, то это напря­ жение может быть значительным и лампа Л 2 может на некоторое

время запереться или крутизна ее резко уменьшится. Каскад з те­ чение этого времени (время восстановления) будет неработоспо­ собным.

В схеме с параллельным питанием сеточный ток при воздействии импульса помехи протекает через контурную катушку. Ее сопротив­ ление постоянному току незначительно, поэтому указанное выше явление практически будет отсутствовать. При больших R m на этом

резисторе возникает значительное нежелательное падение напряже­

ния. Для устранения этого недостатка резистор R m

шунтируется

дросселем

 

£ др^ (10-г-20) L,

(8.48)

который наматывается непосредственно на корпусе резистора R m .

Анодная цепь соединяется с сеточной цепью лампы следующего кас­ када через разделительный конденсатор Ср, препятствующий попада­ нию в цепь сетки высокого анодного напряжения

С р^ (10-5-20) (С*к+ С т ),

(8.49)

где Ст = 2-^5 пф — емкость монтажа.

Для ослабления паразитных межкаскадных обратных связей по общей цепи питания в анодную цепь включают развязыьающий

фильтр 7?фСф

(рис. 8.4)

 

 

 

( ( £ а — £ ак — £ g) / /a

для схемы

рис. 8 .4,гг,

в,

 

 

 

 

(8.50)

(Еа

£ ак £ g) /( /a

/ g2 для

схемы рис.

8.4,6*,

 

СФ^(20-т-50)/2яЫ гф,

(8.51)

где £ак — напряжение между анодом и катодом лампы в типовом режиме.

Из технологических соображений целесообразно выбирать емко­ сти конденсаторов Сф одинаковыми во всех каскадах усилителя.

Цепь накала

В многокаскадных УПЧ при высоких значениях номинальной промежуточной частоты (порядка 10—60 Мгц и более), как уже отмечалось в гл. 7, возможны паразитные обратные связи. Для их

ослабления в цепь накала включают LC-фильтры (см. рис. 7.8)

L ^ ( 10^20)а„/2л/0/,.; С ^ (1 0 -2 0 )/и/2л/0м.,.

(8.52)

В специальных приемниках иногда вместо параллельного питания подогревателей ламп используется их последовательное питание.

8/. СОСТАВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УПЧ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Транзисторные УПЧ отличаются от ламповых значи­ тельно большим разнообразием схемных решений, а так­ же принципами построения схем. Это объясняется целым рядом особенностей, главными из которых являются:

наличие транзисторов двух типов проводимостей

р-п-р и п-р-п;

широкое использование каскодных соединений

двух транзисторов и включения с общей базой;

требование обеспечения схемами каскадов по по­ стоянному току не только режима питания транзисторов, но и температурной стабилизации качественных показа­ телей УПЧ;

частое использование активных способов повыше­ ния устойчивости (нейтрализации, коррекции внутренней обратной связи);

применение последовательного питания коллектор­ ных цепей нескольких каскадов от одного источника, и

другие.

Температурная стабилизация транзисторных УПЧ и способы обеспечения режима питания

Параметры транзисторов существенно зависят от тем­ пературы окружающей среды, что приводит к нестабиль­ ности качественных показателей УПЧ: сдвигу резонасных частот настроек каскадов, изменению величин коэффици­ ента усиления и полосы пропускания, искажению формы резонансной и фазовой характеристик. Изменение темпе­ ратуры окружающей среды приводит, с одной стороны, к изменению параметров транзисторов в рабочей точке;

другой стороны, изменяется положение рабочей точки на статических характеристиках из-за изменения токов, протекающих через транзистор, и напряжений на его электродах, что также приводит к изменению параметров транзистора. Схема каскада по постоянному току проек­ тируется так, чтобы указанные механизмы изменения параметров (с учетом температурных изменений парамет-

2ЫЗ

ров транзисторов следующего каскада) компенсировали друг друга и тем самым обеспечивалась стабилизация па­ раметров УПЧ и прежде всего коэффициента усиления.

Обычно преобладает изменение параметров транзи­ стора, вызванное сдвигом рабочей точки. Для уменьше­ ния этого сдвига в каскадах УПЧ применяют отрица-

Рис. 8.6. Схемы температурной стабилизации одного транзистора*

а — с отрицательной обратной связью по току; б — с отрицательной обратной связью по напряжению; в — с отрицательной обратной связью по току и на­ пряжению; г — при питании от двух источников.

тельные обратные связи по постоянному току и напряже­ нию. При этом стремятся сделать характер сдвига рабо­ чей точки таким, при котором обеспечивается наиболее эффективная компенсация изменения параметров тран­

зистора.

Некоторые схемы питания п температурной стабили­ зации одного транзистора типа р-п-р (в случае п-р-п транзистора изменяются на обратные полярности всех напряжений и направления токов), которые наиболее широко используются в транзисторных УПЧ, показаны на рис. 8.6.

Напряжение смещения в схеме рис. 8.6,а

вбэ= е 2—е 3= Е 2—RSI э-

Величина напряжения Е2 в достаточно широком диа­ пазоне температур изменяется не сильно из-за большого (по сравнению с током базы) тока делителя RiRz- Уве­ личение температуры вызывает увеличение эмиттерного тока /э. Напряжение 2бэ уменьшается, что препятствует

быстрому росту

тока /» и других токов транзисторов,

т. е. в каскаде

имеет место отрицательная обратная

связь по постоянному току. Выбирая должным образом сопротивления резисторов Ru R2, R3 и /?ф, -можно обеспе­ чить хорошую температурную стабильность коэффици­ ента усиления в диапазоне температур —40°-^60°С.

В схеме рис. 8.6,6 используется отрицательная обрат­ ная связь по постоянному напряжению. Увеличение тем­ пературы вызывает увеличение коллекторного тока и падение напряжения на резисторе /?ф . Напряжение Е2 и смещение ебэ уменьшаются, что препятствует уменьше­ нию напряжения екэ и коллекторного тока. Данная схема эффективна при больших значениях резистора /?ф. Она используется в том же диапазоне температур, что и пре­ дыдущая, однако содержит меньше деталей. Недостат­ ком схемы является необходимость повышенного напря­ жения источника питания Ек и сравнительно большая мощность, рассеиваемая на /?ф.

Вариант схемы рис. 8.6,6 без резистора R2 часто ис­ пользуется в каскадах УПЧ, предназначенных для рабо­ ты в температурном интервале +5-г-+40°С.

Способ питания транзистора, показанный на рис. 8.6,в, является комбинацией первых двух схем. В ней одновременно используются отрицательные обратные связи по току и напряжению. Она обеспечивает хорошую температурную стабилизацию коэффициента усиления в том же интервале температур, что и предыдущие схе­ мы, но более экономична по потребляемому току.

На рис. 8.6,г изображена схема питания транзистора от двух источников. В схеме используется отрицательная обратная связь по току, обеспечивающая высокую тем­ пературную стабилизацию коэффициента усиления в диа­ пазоне —60ч-4-70°С при хорошей экономичности по источникам питания и минимальном количестве деталей. Недостатком этой схемы является наличие двух источ­ ников питания.

Варианты обобщенных схем последовательного пита­ ния нескольких транзисторов по постоянному току пока­ заны на рис. 8.7 Формулы возле схем определяют коли­ чество использованных резисторов nR. В схемах рис. 8.7,о, б, в питание осуществляется от одного, а в схеме рис. 8.7,г — от двух источников питания. Напряжение иа участок база — эмиттер каждого транзистора в схемах

Rf Tf

Rz

Rf

Ti

^

Rf TnT R2

Ш

 

 

 

 

; 1Я

 

-o ^ o ------------- 4

3 —-----------------

 

*■

~

n R

- 2 п т + 1

 

fi)

г)

Р и с .

8 . 7 .

С х е м ы

п о с л е д о в а т е л ь н о г о

п и т а н и я

т р а н з и с т о р о в :

а, и — с раз: мьиымн делителями и цени базы: в — с общим делителем; J —

питание от двух источиикоц.

рис.

8.7,а, б

подается с индивидуальных делителей R lt

R2, а

в схеме

рис. 8.7,в — с общего делителя. В схемах

рис. 8.7,а, в, г для температурной стабилизации исполь­ зуется отрицательная обратная связь по постоянному то­ ку. Температурная стабилизация в схеме рис. 8.7,6 осу­ ществляется при помощи резистора R3 величина которо­ го выбирается достаточно большой (так, чтобы падение напряжения на нем составляло примерно 0,5£к). Регу­ лируя величину У?з (а также Ri и /?2), добиваются задан­ ной температурной стабильности коэффициента усиле­ ния УПЧ. Все схемы рис. 8.7 обеспечивают примерно такую же температурную стабилизацию, что и схемы рис. 8.6. В частном случае при числе транзисторов пт= 2 схемы рис. 8.7 широко используются в УПЧ на каскодных включениях.

Цепь база — эмиттер

Наиболее простым способом питания участка база — эмиттер является подача исходного напряжения смеще­ ния в цепь базы через гасящий резистор Re от общего источника питания Е1{ (рис. 8.8,а, б, в). Схемы содержат

минимальное количество деталей, но имеют

невысокую

температурную стабильность.

Поэтому

их

используют

в УПЧ в интервале температур от +5

до + 40°С. Гася­

щий резистор Re может

быть

подключен

к источнику

питания непосредственно

(рис. 8.8,а, б, з),

либо через

резистор фильтра развязки /?ф (рис. 8.8,г, е) или к кол­

лектору (рис. 8.8,6 ).

По постоянному току все схемы

сводятся к двум вариантам (рис. 8.8,ж, з).

В каскадах

используются как последовательный

(рис. 8.8,а, в,

г),

так и

параллельный (рис. 8.8,6 , д) спо­

соб питания.

В схеме

(рис. 8.8,6 ) имеет место отрица­

тельная обратная связь по напряжению на промежуточ­ ной частоте, что уменьшает коэффициент усиления кас­ када, но улучшает его стабильность. При сравнительно

больших

схемы рис. 8.8,г, д, е

обеспечивают лучшую

температурную стабильность по

сравнению с другими

схемами. Сопротивление резистора Re и емкости конден­ саторов Се и Ср вычисляются по формулам:

% _ { (£к—£бо)//б для схем рис. 8 .8 , а, б ,вуж, ^ ^ Ц^кэ — £бэ)//б Для схем рис. 8 .8 , г, 6 , е, з;