Обратные связи в увч и методы борьбы с ними.

В УВЧ по мере роста частоты полезного сигнала возрастает вероятность образования положительной обратной связи. В случае сильной ПОС может наступить режим генерирования. При режиме близком к самовозбуждению работа будет нестабильна. В этом случае при незначительном изменении параметров активного элемента коэффициент усиления и полоса пропускания будет резко изменяться.

Причинами образования ПОС в резонансных усилителях являются:

1. Межэлектродные проводимости активных элементов, связывающие вход и выход каскада;

2. Общие источники питания в многокаскадных усилителях;

3. Магнитные и емкостные связи между выходом и входом как анодного каскада, так и всего усилителя.

Положительные обратные связи за счет общих источников питания существенно ослабляются введением в схему развязывающих фильтров и снижения внутреннего сопротивления источника за счет шунтирования его конденсатором достаточно большой ёмкости.

Магнитные и емкостные обратные связи устраняются выбором рациональной конструкции усилителя и экранированием элементов входных и выходных цепей.

Рекомендуется:

• - Распологать каскады по прямой, что обеспечивает максимальное расстояние между входом и выходом как всего усилителя, так и отдельного каскада;

• - Применять закрытые металлические шасси;

• - Ориентировать контурные катушки так, чтобы между ними существовала минимальная магнитная связь;

• - Экранировать катушки контуров и блокировочных дросселей;

• - Применять магнитные и электростатические экраны между входными и выходными цепями каскадов;

• - Рационально выполнять монтаж схемы;

В ряде случаев для повышения коэффициента усиления и сужения полосы пропускания каскада вводят искусственные цепи положительной обратной связи (регенеративные каскады усиления).

При наличии обратной связи и в зависимости от ее вида сдвиг по фазе между сигналами равен 0° или 180°. Это эквивалентно уменьшению или увеличению только активной составляющей входного сопротивления каскада и не влияет на его реактивную составляющую. В этой связи обратные связи иногда называют активными. В случае же, когда сдвиг по фазе между током или напряжением при наличии обратной связи отличен от 0 и 180° связи называют комплексными. В случае, когда сдвиг по фазе между сигналами равен ± 0,5 (90°), обратная связь будет реактивной.

В связи с тем, что цепи обратной связи включают в себя, как правило, реактивные элементы, фаза сигнала на входе усилителя зависит от частоты усиливаемого сигнала.

Следовательно, и характер обратной связи зависит от частоты сигнала.

Это необходимо учитывать особенно при работе усилителя в диапазоне частот, так как на фиксированной частоте за счет подбора элементов, возможно, получить обратную связь чисто активной или чисто реактивной.

Действие цепи обратной связи на параметры каскада усиления можно учитывать следующим образом:

• Обратная связь изменяет входное напряжение каскада, что означает изменение общей проводимости на его входе.

• Обратная связь изменяет коэффициент усиления каскада и выходную проводимость при постоянстве входных параметров.

Выбор метода учёта действия цепи обратной связи определяется типом схемы каскада и цепи обратной связи.

Устойчивость работы УВЧ с обратной связью

С учетом изменения амплитуды сигнала на входе каскада усиления при наличии обратной связи, следовательно, и изменения коэффициента усиления общее выражение для коэффициента усиления общее выражение для коэффициента усиления каскада с обратной связи представляется в следующем виде:

где, - модуль коэффициента усиления каскада при разомкнутой цепи обратной связи.

- модуль коэффициент обратной связи;

- сдвиг по фазе для прямого прохождения сигнала (от входа к выходу каскад).

- сдвиг по фазе для прохождения сигнала по цепи обратной связи (от выхода к входу).

При положительной обратной связи коэффициент усиления каскада возрастает тем больше, чем ближе произведение к единице (тем полнее выполняется условие баланса амплитуд). В случаеусилитель превращается в генератор.

Если боратная связь не обеспечивает самовозбуждения, но разность близка к нулю, работа каскада становится неустойчивой.

В приемниках устойчивость работы усилителей принято оценивать по изменению входной проводимости первого каскада под воздействием цепей обратной связи.

Упрощенно, условия самовозбуждения каскада усиления за счет воздействия сигнала обратной связи, можно представить выполнением следующих условий:

; , где

Эти условия аналогичны условиям баланса фаз и амплитуд в автогенераторе. Если эти условия ни на одной частоте совместно не выполняются, то каскад усиления устойчив.

Для оценки устойчивости работы усилителя в качестве численного критерия использует понятие коэффициент устойчивости.

При обратная связь не действует, усилитель абсолютно устойчив и. И наоборот, присамовозбуждение неизбежно, а. Практически достаточно иметь

УВЧ с переменной настройкой

К данным усилителям относятся каскады усиления, которые в процессе работы могут быть перестроены на любую частоту рабочего диапазона. Перестройка может осуществляться как изменением емкости конденсатора, так и индуктивности катушки. При перестройке контура емкостью коэффициента перекрытия диапазона или коэффициента диапазона

получается в пределах 2,5-3,0.

Это объясняется тем, что даже при минимальной величине начальной емкости конденсатора минимальная эквивалентная емкость контура достаточно велика из-за межэлектродных емкостей активного элемента и монтажа. В многокаскадных усилителях Сэкв. возрастает за счет подстроечных конденсаторов, выравнивающих минимальные эквивалентные емкости контуров различных каскадов при их перестройке общим механизмом. В этой связи минимальная эквивалентная емкость контура не менее 25÷60 пф. Максимальная емкость получается порядка 450÷550 пф.

Коэффициент диапазона

Если перестройка осуществляется переменной индуктивностью

При необходимости работы с общий диапазон разбивается на поддиапазоны, в каждом из которых.

Полоса пропускания каскада:

Из этого выражения видно, что полоса пропускания каскада расширяется с ростом рабочей частоты, так и возрастанием проводимостей ис увеличением частоты. Однако при настройке контура индуктивностью, проводимость увеличивается с ростом частоты меньше, чем при настройке емкостью.

Для уменьшения искажения принимаемого сигнала необходимо, чтобы полоса пропускания каскада была шири определенной минимально допустимой величины. Для этого подбор параметров контура и коэффициентов включения осуществляется на минимальной частоте.

Резонансный коэффициент усиления

При настройке контура емкостью первое слагаемое знаменателя с ростом частоты будет уменьшаться, а второе и третье увеличиваться, поэтому закон изменения коэффициента усиления каскада в диапазоне частот зависит от соотношения собственной проводимости контура и внешних проводимостей. Если, что свойственно ламповым усилителям ДВ, СВ и КВ диапазонов, при постоянной величине собственной добротности контура коэффициент усиления будет расти линейно с увеличением частоты.

В ламповых усилителях метрового и дм диапазонов и во всех транзисторных усилителях

Поэтому коэффициент усиления каскада уменьшается с ростом частоты.

При настройке контура индуктивностью, все три слагаемых в выражении для увеличиваются с ростом частоты, что приводит к уменьшению коэффициента усиления.

Коэффициент усиления в любой точке рабочего диапазона не должен превышать устойчивого максимального значения. . В транзисторных усилителях для выбора параметров контура и величины коэффициента включения проверяют выполнение данного неравенства, построив зависимости

и