4 Согласующие цепи

Под согласованием понимают создание условий передачи полезного сигнала с минимальными искажениями и потерями. Цепи, предназначенные для этих целей, называются согласующими (СЦ). Согласующая цепь (рис.4.1) включается между источником сигнала (ИС) и нагрузкой (Н).

Рис.4.1

Виды согласования:

1. По мощности. Необходимо для получения максимальной мощности в нагрузке.

2. По шумам. Получение минимального коэффициента шума усилительного элемента.

3. По полосе. Получение заданной эквивалентной добротности или избирательности по побочным каналам (рис.4.2,а).

4. По спектру (рис.4.2,б).

Рис.4.2

5. По динамическому диапазону. Используется, когда реально существующие уровни входного сигнала не соответствуют допустимым уровням для РПУ.

Классификация согласующих цепей.

1. По месту включения: входные цепи (ВЦ), межкаскадные и выходные;

2. по диапазону частот (аналогично классификации РПУ);

3. по конструктивному исполнению: цепи с сосредоточенными и с распределенными параметрами;

4. по ширине полосы: узкополосные и широкополосные;

5. по характеру настройки: с постоянной настройкой, с переменной настройкой;

6. по способу настройки: с емкостной настройкой, с индуктивной настройкой;

7. по виду связи с источником сигнала и нагрузкой: с трансформаторной связью, с автотрансформаторной связью, с внешнеемкостной связью и внутриемкостной связью;

8. по количеству контуров: одноконтурные, двухконтурные и многоконтурные.

Согласование по мощности в цепях с сосредоточенными параметрами.

Рассмотрим цепь, изображенную на рис.4.3. Источник сигнала и нагрузка представляют собой комплексные проводимости .

Активную мощность в нагрузке можно определить как

, (4.1)

Рис.4.3

где напряжение на нагрузке

. (4.2)

Подставляя (4.2) в (4.1), получим

. (4.3)

Дифференцируем (4.3) по

В результате получаем, что мощность в нагрузке при cогласовании в сечении “н-н” максимальна при выполнении двух условий:

(4.4)

Кроме того, она равна максимальной мощности, которую может отдать источник сигнала:

. (4.5)

В комплексном виде запись условия согласования по мощности более компактна:

, (4.6)

т.е. комплексная проводимость источника сигнала (нагрузки) должна равняться комплексно сопряженной проводимости нагрузки (источника сигнала).

Введем в рассмотрение коэффициент передачи цепи в следующем виде:

. (4.7)

После подстановки (4.3) и (4.5) в (4.7) получим

. (4.8)

Перепишем (4.6) в следующем виде:

.

Равенство нулю суммы реактивных проводимостей выполняется на резонансной частоте при . При выполнении этого условия

.

Равенство активных проводимостей приводит к тому, что

,

т.е. максимальный коэффициент передачи по мощности при согласовании равен единице (рис.4.4).

Рис.4.4

Коэффициент шума пассивной цепи, как известно, обратно пропорционален коэффициенту передачи мощности. На рис.4.4 представлен также график для коэффициента шума рассматриваемой пассивной цепи.