книги из ГПНТБ / Радиоприемные устройства учебник

Из этих выражений видно, что режим согласования при заданной по­

Подставляя значения коэффициентов трансформации из выражений (3.79) и (3.80) в формулу (3.40), после преобразований получаем коэф­ фициент усиления каскада в режиме согласования при заданной полосе

на полосу пропускания. Это объясняется следующим. При т г — const увеличение т 2 увеличивает шунтирование контура пересчитанной про­ водимостью т 2£вх2>ЧТо уменьшает напряжение на нем (/„, но при этом большая доля напряжения снимается с контура. При уменьшении тг происходит наоборот. В обоих случаях при изменении т 2 в не­ которых пределах К0 и Кр будут мало изменяться. Изменение т 2 сильно влияет на шунтирование контура пересчитанной проводимостью

тЫвх2> что приводит к значительному изменению полосы пропус­ кания.

80

Режиму максимального усиления каскада при заданной полосе про­ пускания [4, 7, 10] соответствует равенство пересчитанных проводи­ мостей

усиления при заданной полосе пропускания. Полное затухание кон­

Режим максимального усиления при заданной полосе пропускания может быть выполнен при d3> d„, т. е. при эквивалентном затухании контура, в два раза меньшем, чем в режиме согласования при задан­ ной полосе пропускания. Поэтому режим максимального усиления при заданной полосе пропускания следует применять при узкой полосе пропускания, соответствующей малому значению эквивалентного затухания контура.

Сравнивая коэффициент усиления в режиме согласования (3.81) с максимальным коэффициентом усиления (3.85) при заданной полосе пропускания, получаем

зовать режим максимального усиления. - Режимы согласования и максимального усиления при заданной

полосе пропускания дают большой коэффициент усиления каскада, что может привести к увеличению действия внутренней обратной связи к вызвать генерацию (самовозбуждение). Поэтому эти режимы не всегда могут быть использованы.

S1

Входная проводимость каскадов с ОК, ОЭ и ОИ на основании вы­ ражения (3.46) равна

y ^ y M + ^ ^ k ) .

\т* Yu /

роводимость определяется по формуле (3.47).

3.7. Обратная связь в резонансных усилителях. Устойчивый коэффициент усиления усилителей

собщим катодом, общим истоком, общим эмиттером

Врезонансных усилителях имеются следующие виды паразитной обратной связи:

1)связь каскадов за счет общей цепи питания;

2)емкостная и магнитная связь между входом и выходом одного каскада, нескольких каскадов или всего усилителя;

3)связь за счет проходной проводимости УП (внутренняя обратная

связь).

Обратную связь первого вида можно устранить, применяя развязы­ вающие фильтры в цепях питания УП. Обратную связь второго вида

вида полностью устранить нельзя; ее можно только ослабить, умень­ шая коэффициент усиления каскада. Поэтому будем рассматривать внутреннюю обратную связь, обусловленную проходной проводи­ мостью УП.

Теория самовозбуждения и устойчивости ламповых усилителей была разработана В. И. Сифоровым [2].

Коэффициент усиления каскада с учетом обратной связи, как из­

— коэффициент усиления каскада по выходному напряжению УП без учета действия обратной связи; |3 — коэффициент передачи цепи об­ ратной связи; /(() — петлевое усиление.

На рис. 3.27 приведена эквивалентная схема усилительного кас­ када с внутренней обратной связью. В этой схеме

82

где 0 ОС— напряжение на входе каскада за счет действия внутренней обратной связи; U2— напряжение на нагрузке каскада.

93

Это условие выполняется при балансе фаз напряжений UBX и Uoc, т. е. при Im ( Щ = 0, и балансе амплитуд этих напряжений UBX =

= (Уос, т. е. при Re (/C|i) = 1. Условие устойчивости находят для наихудшего случая, соответствующего балансу фаз, при котором ие

выполняется баланс амплитуд напряжений: Re (/Сф) < 1.

усиления каскада без обратной связи к коэффициенту усиления кас­ када при действии положительной обратной связи. На основании вы­

Крайние значения /Су составляют 0 и 1. При К у = 0 в каскаде воз­ никает генерация, а при К у = 1 в каскаде отсутствует внутренняя обратная связь.

Подставляя Re (/Cfi) из выражения (3.95) в условие (3.97), полу­ чаем условие устойчивости каскада

Рассмотрим влияние параллельной обратной связи на эквивалент­ ную проводимость входного контура. Эту входную проводимость че­ тырехполюсника при действии внутренней параллельной обратной связи на основании выражения (3.45) можно представить в следую­ щем виде:

Так как Y J Y 1 = Z j Z n = р и Ui/U 1 = К, то К30с = Y 1 (1— /Ср).

На резонансной частоте при Im(/Cp) = 0

Для получения малого изменения эквивалентную затухания d3 входного контура величина внутренней обратной связи должна быть небольшой. При этом рос = (соД)ос ~ Р = (о0Д Учитывая это соотно­ шение, выражение (3.99) можно записать в следующем виде:

где Пос, П — полоса пропускания входного контура при действии внутренней обратной связи и без нее.

84

Следовательно, коэффициент устойчивости характеризует умень­ шение полосы пропускания входного контура, обусловленное действи­ ем положительной обратной связи. Обычно допускают уменьшение полосы пропускания входного контура на 10—20%, что соответствует

Ку = 0,9 -ь 0,8.

Найдем устойчивый коэффициент усиления каскада Куст. Полагая

Для выполнения условий (3.97) обобщенная расстройка £йр долж­

I У 2i I

к]/1+(и/(йУ21)2 ’

решая полученное уравнение относительно КУСТ = | K2i I ьпщ)

95

Лампы и полевые транзисторы в рабочем диапазоне частот имеютg l2 =

Рассмотрим теперь устойчивость многокаскадного усилителя. Из-за внутренней положительной обратной связи в каждом каскаде входная отрицательная проводимость второго каскада шунтирует выходной контур первого каскада, входная отрицательная проводимость третьего каскада шунтирует выходной контур второго каскада и т. д. Шунтиро­ вание выходных контуров каскадов отрицательной входной прово­ димостью предыдущих каскадов вызывает уменьшение эквивалентной проводимости этих контуров, что повышает напряжение на них, а это увеличивает напряжение обратной связи на входе каждого каскада и на входе усилителя. Следовательно, увеличение числа каскадов по­ вышает действие внутренней обратной связи в первом каскаде и приб­ лижает его режим к режиму генерации.

В. И. Сифоров показал [1, 2], что устойчивый коэффициент уси­ ления многокаскадного усилителя с одинаковыми каскадами при /Су 0,5 в предельном случае, при котором число каскадов стремится к бесконечности, равен

/Су = 0,8-4-0,9 они отличаются всего лишь на 12—5%. Следовательно, при расчете /Суст для усилителей с любым числом каскадов можно поль­ зоваться выражениями (3.105) и (3.106).

Для получения большей величины /Суст согласно выражениям (3.105) и (3.106) следует выбирать тип транзисторов с наибольшим отношением | Y 211/| Y 121 и тип ламп и полевых транзисторов с наи­ большим отношением g 2^b 12.

Пентоды имеют малую величину проходной емкости С12 = Сас^ ^ 0,02 пФ. Параллельно этой емкости включена емкость ламповой па­ нели с монтажом, которая равна Спм ~ 0,01 пФ [7]. Поэтому при рас­ чете /Суст каскада на пентоде следует к емкости Сас прибавить ем­ кость Спм.

Для устойчивой работы усилителя коэффициент усиления каждого

08

Если условие устойчивости усилителя не выполняется, то коэффи­ циент усиления каждого каскада снижают, уменьшая коэффициенты трансформации т 2(1) на входе и т ш) на выходе УП.

В пентоде из-за междуэлектродных емкостей действуют обратные связи через экранную и катодную цепи. Обратная связь через экран­ ную цепь вызвана тем, что напряжение на аноде лампы делится между емкостью анод — экранная сетка и блокировочной емкостью Сэк. На­ пряжение на Сэк воздействует через емкость экранная сетка — управ­ ляющая сетка так же, как и через проходную емкость Сас. Для того чтобы эта обратная связь была значительно меньше обратной связи, обусловленной Сас, емкость Сэк выбирают из условия

(3.109)

Наличие высокочастотного напряжения в цепи автосмещения вызы­ вает через емкость сетка — катод положительную обратную связь. Для значительного уменьшения этой обратной связи емкость блоки­ ровочного конденсатора выбирают из условия

Скт > 10СС1Д,о макс* (ЗЛЮ)

3.8. Каскады с общей сеткой, общим затвором, общей базой

На метровых и дециметровых волнах внешние помехи малы и поэтому чувствительность приемников на этих волнах ограничива­ ется их собственным шумом. Следовательно, для повышения чувст­ вительности следует уменьшать уровень шума первых каскадов при­ емников.

Каскад на пентоде имеет больший коэффициент шума, чем на триоде, • поскольку у первого шумовое сопротивление больше, чем у второго при той же крутизне. Поэтому в первых каскадах приемника следует применять триоды. Триоды в схеме с ОК имеют значительно большую проходную емкость, чем пентоды, а это существенно снижает Кусх. Каскад, собранный по схеме с ОС, имеет большой Куот, что позволяет успешно применять его в УРЧ.

' В диапазоне дециметровых волн применяют металлокерамические триоды с дисковыми выводами, а в качестве резонансных систем — коаксиальные резонансные линии. Триоды с дисковыми выводами об­ ладают малым временем пролета электронов, небольшими междуэлектродными емкостями и индуктивностями выводов и относительно малой входной проводимостью. Дисковые выводы триода конструктив­ но соединяются с резонансными линиями.

Схемы каскадов с ОС, 03 и ОБ приведены на рис. 3.7, 3.8, б, 3.10. Схема каскада с ОС дециметрового диапазона с резонансными ли­ ниями приведена на рис. 3.28. Входной контур включен между сеткой и катодом лампы, а выходной — между анодом и сеткой. Общей точкой для входа и выхода является сетка. Входной и выходной контуры наст­ раивают на частотусигнала изменением длины резонансных линий

и03.

2.Обратная связь по току, вызванная протеканием выходного тока УП через входную проводимость. Это —сильная, отрицательная обратная связь, значительно увеличивающая входную проводимость на величину | К 211a? g 21.

Обобщенные эквивалентные схемы каскадов с ОС, ОБ и 03 и кас­ кадов с ОК, ОЭ и ОИ (см. рис. 3.18) аналогичны. Поэтому каскады

сравнению со схемами с ОК, ОЭ и ОИ в схемах с ОС, ОБ и 03 сетка и катод, база и эмиттер i затвор и исток поменялись местами. Следо­ вательно, фаза входного напряжения во вторых схемах изменена на обратную. Фаза выходного напряжения остается такой же, как и в схе­

и, следовательно, коэффициент усиления каскада по напряжению с ОБ будет равен коэффициенту усиления по напряжению каскада с ОЭ. Аналогично будут равны коэффициенты усиления каскадов с ОС, 03 и

ОК, ОИ.

Входная проводимость каскада с ОБ на основании выражений (3.31) и (3.45) с учетом того, что напряжения на входе и выходе в фазе и

Первое слагаемое выражения (3.112) является входной проводимостью УП, второе слагаемое обусловлено действием отрицательной обратной связи по току, а третье слагаемое — действием обратной связи по на­