книги из ГПНТБ / Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной частоты

Относительный провал резонансной кривой не опускается ниже уровня (Тр при ß ^ ß M. Значение ßM является наибольшим положи­ тельным действительным корнем уравнения

Численные значения ßMдля различных ор и /г приведены в табл. 4.9.

100

Если Р > К з , то Фп (л) является положительным действительным корнем уравнения

Значения частот, соответствующих уровню ап отсчета полосы про­ пускания fli2, полоса пропускания Ит на уровне зп и полоса про­

пускания Пп на уровне ап ~ У г‘2 определяются соответственно вы­ ражениями (4.68) — (4.70), где ф (л) = фп (л) при іп = V T . Числен­

ные значения функции ф(я) и коэффициента непрямоугольности ре­ зонансной кривой Н а приведены в табл. 4.9

Расчетное значение эквивалентного затухания контуров: при заданной полосе пропускания

П„ф (n)/f0 для контуров полосовых фильтров,

при заданной избирательности:

{(/0Фа (л) для контуров полосовых фильтров, 2#„Ф0 (я) для контуров одноконтурных каскадов,

где фя (л) = фп (л) при замене оп на и„.

Предельное значение расчетного эквивалентного затухания кон­ туров полосовых фильтров при критической связи определяется из выражения (4.82) при kv= k H.

Вариант 1 (рис. 4.6):

dsal = k j V T t f \ - # м.

Вариант 2:

При do^dani следует использовать первый вариант, при doni< d 0«С г£^эпіі — второй вариант полосовых фильтров. Частоты настройки контуров полосовых фильтров второго варианта рассчитываются по формуле (4.75) при условии, что

во= 14-3d02/2.

4.5. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УСЛОВИЙ И РАЗБРОСА ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ОСНОВНЫХ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УПЧ

Изменение внешних условий работы УПЧ (колеба­ ния температуры и напряжений источников питания, механических воздействий и др.) приводит к изменению параметров усилительных приборов и других деталей каскадов усилителей. Кроме того, параметры усилитель­

101

ных приборов различаются из-за несовершенства техно­ логии их производства.

Указанные факторы вызывают нестабильность основ­ ных качественных показателей усилителей: коэффициен­ та усиления, полосы пропускания, формы резонансной и фазовой характеристик. Аналогичные изменения каче­ ственных показателей могут возникать при работе в ре­ жимах ручной или автоматической регулировок усиле­ ния [35]. Поскольку к УПЧ обычно предъявляют требо­ вание высокой стабильности основных качественных показателей, то вопрос о ее обеспечении является одним из главных при проектировании.

Основным дестабилизирующим фактором в лампо­ вых УПЧ является разброс величин входных и выход­ ных емкостей, проявляющийся при смене ламп. Влияние * непостоянства этих емкостей на основные качественные

1.Вредное влияние разброса входных и выходных емкостей ламп на качественные показатели усилителя сказывается тем слабее, чем больше собственная ем­ кость контура С, чем ниже номинальная промежуточная частота /0 и шире полоса пропускания ГІП.

2.Нестабильность коэффициента усиления растет

сувеличением числа каскадов УПЧ.

3.Нестабильность полосы пропускания настроенных УПЧ возрастает с уменьшением числа каскадов. У уси­ лителей с расстроенными каскадами она растет с уве­

личением числа каскадов.

Величины этих емкостей могут быть рассчитаны из условии:

где ДСЭ, ДСэі, ДСЭ2 — абсолютная величина максималь­

ного приращения полной емкости контура соответствен­ но в одноконтурном и двухконтурном усилителях при наибольшем разбросе входных и выходных емкостей ламп: ДСэ^ДСак+'ACg.Kc, АСэі= А С ак, AC32 =ACg.Kc.

Опыт проектирования УПЧ показывает, что в усили­ теле с числом каскадов 2—6 при допустимых измене-

102

ГЛАВА 5

РЕЖИМЫ РАБОТЫ МЕЖКАСКАДНЫХ

ЦЕПЕЙ УПЧ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ

5.1.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Впредыдущих главах были получены общие соот­ ношения для коэффициентов усиления и эквивалентных затуханий контуров УПЧ с одноконтурными и двухкон­ турными каскадами. В эти соотношения входят коэффи­

ных каскадах. Выбор этих величин осуществляется при определенных ограничениях:

—значения гпь mi не могут превышать единицу;

—в схемах с автотрансформаторным включением контуров mu mi не должны быть меньше некоторой ми­

нимальной конструктивно выполнимой величины т т;

— в каскадах с обратным автотрансформаторным и обратным емкостным включением контуры /п», mi свя­ заны условием т*+Ш ;=1;

—минимальная величина собственной емкости кон­ тура ограничена суммой распределенных емкостей мон­ тажа и контурной индуктивности Ст;

—значительное уменьшение собственных емкостей контуров может ухудшить стабильность основных харак­ теристик усилителя;

—чрезмерное увеличение емкостей С, Сь С2 приво­ дит к росту собственных затуханий контуров, уменьше­ нию усиления и затруднениям в реализации контурных индуктивностей и критической связи в полосовых фильтрах.

Величины Ші, mi, С, Cit С2 определяются в резуль­

тате электрического расчета УПЧ. Методика их расчета существенно зависит от конкретных требований, предъ­ являемых к усилителю, и от свойств усилительных при­ боров. При проектировании УПЧ приемников различного назначения приходится сталкиваться с самыми различ­ ными сочетаниями этих требований и свойств. В настоя­ щей главе будет показано, что указанные сочетания

105

в определенных пределах обладают некоторыми общи­ ми закономерностями и свойствами и может быть выде­ лено для одноконтурных каскадов семь и для двухкон­ турных каскадов четыре так называемых режима работы межкаскадных цепей УПЧ.

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МЕЖКАСКАДНЫХ ЦЕПЕЙ

При расчете каскадов усилителя стремятся к тому, чтобы эквивалентные затухания контуров в схеме каска­ да, определяемые соотношениями *> (3.23), (3.29), (3.33) и (3.38), были равны расчетным значениям:

быть реализован. Поэтому в дальнейшем считается, что всегда d<ido. Конкретные методы выполнения условий

в широкополосных ламповых усилителях при невысокой і(меньше 20н-30 Мгц) промежуточной частоте вносимые затухания Аdi, Adi малы и условия (5.1) и (5.2) обеспе­ чиваются увеличением собственных затуханий контуров d, di, dz путем шунтирования их резисторами. Напротив, в усилителях на биполярных транзисторах величины вносимых затуханий Adi, Adt, как видно из выражений (3.25), (3.30), (3.35) и (3.39), могут быть сделаны до­ статочно большими. Значения Adi, Adi существенно за­ висят от коэффициентов трансформации, собственных емкостей контуров, входной и выходной проводимостей

*) Исключение составляют одноконтурные УПЧ, предназначенные для усиления стабильных узкополосных или монохроматических сиг­ налов, когда требования к полосе пропускания и избирательности

106

чаев достигнуто лишь за счет соответствующего выбора коэффициента трансформации ті при известном произ­ воле в выборе значений Ш і и С. По этой (и другим) причинам при выборе т{, ті, С, Си С2 учитываются так­ же следующие важные требования:

— получение максимального усиления сигнала в каскадах, у которых можно пренебречь влиянием па-, разитной внутренней обратной связи в усилительных приборах, или получение максимального устойчивого коэффициента усиления, при необходимости учета этой обратной связи;

—обеспечение стабильности основных качественных характеристик усилителя не хуже заданной;

—максимальное удовлетворение технологическим требованиям.

Режимы работы меж каскадной цепи одноконтурных каскадов

1. Усилитель служит для усиления сигналов, частот ный спектр которых занимает определенную полосу ча­ стот (могут быть также предъявлены требования к изби­ рательности). Заданы общий коэффициент усиления и форма результирующей резонансной кривой. Влиянием внутренней обратной связи в усилительных приборах можно пренебречь.

Приведенный перечень требований является наибо­ лее распространенным в случае одноконтурных УПЧ. Удовлетворение этих требований может быть обеспечено одним из четырех режимов работы межкаскадной цепи:

—режим оптимального согласования;

—режим согласования;

—режим оптимального рассогласования;

—режим рассогласования.

Выбор того или иного режима определяется в основ­ ном, типом используемых усилительных приборов.

Рассмотрим особенности этих режимов.

В режиме оптимального согласования значения па­ раметров mi, ті, С выбираются так, чтобы коэффициент усиления был максимальным при согласовании усили­ тельных приборов соседних каскадов, а условия (5.1) и (5.2) выполняются только' за счет входной и выходной guс, g22 проводимостей усилительного прибора без при­

менения ш унтирующ их резисторов. Этот режим работы

107

является основным для УПЧ на биполярных транзисто­ рах при умеренно-широкой полосе пропускания.

Вширокополосных УПЧ могут иметь место затрудне­ ния с реализацией режима оптимального согласования, если g22, giic(riic) малы. При согласовании проводимо­ стей g2z и giic их величина оказывается недостаточной для шунтирования контура и da<.d0.

Вподобных случаях можно поступить двояко. Можно сохранить согласование проводимостей g22 и g u с, а не­ обходимое затухание d3= d 0 обеспечить резистором шун­

та. Коэффициент усиления при этом уменьшается из-за дополнительных потерь энергии сигнала на сопротивле­ нии шунта.

Рассмотренный режим принято называть режимом согласования.

Поступая иначе, можно отказаться от согласования и увеличить шунтирование контура со стороны усили­ тельных приборов, увеличив при этом сопротивление ре­ зисторов шунта или исключив его из схемы. Из-за рас­ согласования усиление будет уменьшаться, но вследст­

небрежимо мала по сравнению с потерями на собствен­ ной резонансной проводимости контура и на сопротивле­ нии резистора шунта.

Очевидно, что согласование проводимостей gz2, gnc утрачивает смысл. Этот режим называется режимом рас­ согласования.

2. Усилитель должен удовлетворять тем же исход­ ным данным, что и в предыдущем случае, за исключе­ нием следующих ограничений.

Во-первых, нельзя пренебречь влиянием внутренней обратной связи в усилительных приборах, ограничиваю­ щей величину устойчивого коэффициента усиления. При­ менение нейтрализации внутренней обратной связи или других методов повышения устойчивости (см. гл. 7) дает возможность увеличить устойчивый коэффициент усиле­

108

ния, однако из-за разброса параметров усилительных приборов и их нестабильности при изменяющихся внеш­ них условиях величина этого выигрыша также ограниче­ на. Кроме того, применение методов повышения устой­ чивости усложняет схему каскада, увеличивает количе­ ство деталей делает более трудоемкой первичную настройку усилителя и поэтому не всегда целесообразно.

Во-вторых, общий коэффициент усиления УПЧ может быть ограничен некоторой заданной величиной, превы­ шение которой нежелательно. В УПЧ с расстроенными каскадами число каскадов изменяется сразу двойками, тройками и т. д. Это может привести к чрезмерному избыточному усилению.

Таким образом, в обоих случаях приходится применять специальные меры по уменьшению коэффициента усиле­ ния. Для общности будем считать, что величина коэффи­ циента усиления каскада для каждого из рассмотренных случаев не должна превышать некоторого значения К мкс или Cfмакс (максимальные коэффициенты усиления по напряжению и току).

Соответствующий режим работы усилителя называ­ ется режимом фиксированного усиления.

3. К усилителю узкополосных стабильных сигналов может быть предъявлено требование обеспечения макси­ мальной частотной избирательности. Требования к ши­ рине полосы пропускания не оговариваются. Коэффици­ ент усиления каскада не должен превышать максималь­ ного устойчивого значения. Это приводит к режиму фиксированного усиления при максимальной избиратель­ ности.

4. Усилитель предназначен для обеспечения стабиль­ ного усиления узкополосных или монохроматических сигналов. 'Задан результирующий коэффициент усиления. Требования к частотно-избирательным свойствам и к полосе пропускания не предъявлены. Влиянием внут­ ренней обратной связи в усилительных приборах можно пренебречь. Очевидно, что значения коэффициентов трансформации т,-, тпі и собственная емкость контура С должны быть выбраны так, чтобы каждый каскад уси­ лителя отдавал максимально возможное усиление. УПЧ в этом случае будет содержать минимальное количество каскадов. Режим работы, удовлетворяющий перечислен­ ным условиям, называется режимом максимального усиления.

iQÖ