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

иметь наибольшее усиление на каскад. Увеличение чис­ ла расстроенных каскадов, переход от одногорбой резо­ нансной кривой к резонансной кривой с провалами вер­ шины вызывает уменьшения коэффициента усиления. Отсюда вытекает важный практический вывод: во всех случаях, когда возможна реализация режима оптималь­ ного согласования, целесообразно использовать настро­ енные усилители.

3. Увеличение полосы пропускания Пп или числа каскадов п приводит к увеличению d3 и вызывает уве­ личение коэффициента усиления Коі-

Это можно объяснить так. При узкой полосе пропу­ скания Пп величины d3, Adi, Adi невелики. Необходимое шунтирование контура достигается при малых коэффи­ циентах трансформации mit пц. Это приводит к значи­

и относительно большим потерям энергии сигнала на собственной резонансной проводимости контура g (рис. 5.2). Увеличение П„ (или п при Пп= const) сопро-

Рис. 5.2. Эквивалентная схема каскада с параллельным включением контура.

вождается увеличением ті0, тю и вызывает уменьшение относительных потерь на проводимости g (возрастает к. п. д. межкаскадной цепи). Коэффициент усиления Koi увеличивается.

4. Относительное приращение полной емкости контура

(5.18) не зависит от величины собственной емкости кон­ тура С. Отсюда следует второй важный практический

12!

вывод: стабильность работы усилителя не может быть улучшена за счет увеличения собственной емкости кон­ тура.

Объяснение этого может быть следующим. Ранее от­ мечалось, что увеличение емкости С приводит к сужению полосы пропускания ГЦ. Восстановление ее прежнего значения достигается увеличением коэффициентов транс­ формации Шіо я гпю, что в свою очередь приводит к уве­

скомпенсированы путем соответствующего выбора ТКЕ собственной емкости контура. Технологические приемы такой компенсации в настоящее время хорошо разрабо­ таны и широко используются. Независимость стабильно­ сти УПЧ от собственной емкости контура С позволяет дать следующие рекомендации по выбору ее величины.

В узкополосных устойчивых каскадах отношение dld3 (5.10) мало отличается от единицы. Целесообразно при этом выбирать значение С, близкое к оптимальному Cd (подробно см. § 3.5), при котором собственное зату­ хание контура d принимает минимальную величину dm. Это может дать заметный выигрыш в усилении. Крите­ рием целесообразности такого выбора емкости может служить условие

d^?dm + d3(0,1 ч-0,2)/п.

В широкополосных усилителях обычно d3~>d. Обеспече­ ние d= dm не дает заметного выигрыша в усилении. В то же время из формул (5.11) и (5.12) видно, что увеличе­ ние С сопровождается возрастанием тю и Шт. Выгодно выбирать C =C Mi+ C m при g?2<gtic и С = С ш+Ст при g22>giic, чему соответствует ті0— 1 и т[0=1, тем самым достигается полное включение контура, отпадает необхо­ димость делать у контурной индуктивности отвод. Улуч­ шается технологичность усилителя.

5. Потенциальные усилительные возможности широ кополосных усилителей различных типов принято оце­ нивать величиной эффективности

122

табл. 4.4 и учитывая (4.31) и (4.34), а также тот факт, что в широкополосных усилителях &dh=d3k, получаем

э = э , \ / 1 т - \

где

Аналитические выражения для эффективности кон­ кретных типов усилителей приведены в табл. 5.1. Эф­ фективность возрастает с увеличением полосы пропуска­ ния и принимает предельное значение Эп при d3 = do=dou- Аналитические выражения для Эа также сведены в табл. 5.1. Численные значения нормированной эффек­ тивности Эп/donfo Кыѵдля усилителей с резонансной кри­

вой типа В приведены в табл. 5.5, из рассмотрения кото-

каскадов

рой следует, что увеличение числа каскадов п вызывает уменьшение Эп. Усилители с расстроенными каскадами обладают большими по сравнению с настроенными зна­ чениями предельной эффективности. Увеличение числа расстроенных каскадов вызывает увеличение предельной эффективности.

II. Усилитель с последовательным включением в контур усилительного прибора следующего каскада (рис. 5.3)

Эквивалентное затухание d3 контура и коэффициент усиления каскада по току Уоі определяются соответственно формулами (3.29) и (4.8)

123

Рисч 5.3. Схемы одноконтурного каскада с последовательным вклю­ чением нагрузки в контур:

а — обобщенная; б — эквивалентная.

Коэффициент усиления (701 приобретает максимальное значение, если Adi + Adi = d3— d = const:

124

и его выходная проводимость.

125

Отсюда видно, что увеличение коэффициента трансф>рмгции trim приводит к. увеличению вносимых затуханий Adi, Adi и АС. Однако изменение собственной емкости контура С по-разному влияет на ве­ личину Adi и Adi. Полное вносимое затухание принимав предельное максимальное значение, если mi0= 1:

Этому случаю соответствует однозначный выбор собственной емкости контура

Режим оптимального согласования в широкополосных УПЧ может быть реализован, если

Минимальное значение полного вносимого затухания

будет при минимальном конструктивно выполнимом коэффициенте трансформации тю=т т.

Из (5.45) и (5.47) можно найти необходимую в этом случае соб­ ственную емкость контура

табл. 3.2, которая обеспечивает последовательное питание транзисто­ ров при небольшом числе деталей в каскадах. На рис. 5.4 изображена

R '2

Рис. 5.4. Принципиальная схема одноконтурного УПЧ с индуктив­ ным включением контуров в первом и во втором каскадах.

126

принципиальная схема такого усилителя (R\, R2 — делитель питания базовых цепей, обычно Я і> г пс, R2§2 2 > 1)- Выполненный анализ по­ зволяет сделать вывод о том, что режим оптимального согласования в схеме реализуется, если собственная емкость контура С одновре­ менно удовлетворяет двум условиям:

Это возможно лишь при выборе собственного затухания контура равным

d — da— g22r1 1 0 .

Рассмотренные ранее свойства УПЧ при параллельном подключе­ нии к контуру усилительного прибора следующего каскада, работаю­ щего в режиме оптимального согласования, в полной мере справедли­ вы и для усилителя с последовательным включением усилительного прибора в контур

5.4. РЕЖИМ СОГЛАСОВАНИЯ ОДНОКОНТУРНОГО УПЧ

Допустим, что условия реализуемости режима опти­ мального согласования (5.27) и (5.47) не удовлетворя­ ются. Выходной проводимости усилительного прибора g22, проводимости нагрузки guc или сопротивления на­ грузки Гцс недостаточно для обеспечения требуемого шунтирования контура при одновременном удовлетворе­ нии условий согласования (5.10) или (5.37). Эквивалент­ ное затухание контура л.схеме каскада d3 меньше своего расчетного значения. Необходимое увеличение d3 может быть достигнуто увеличением собственного затухания контура d до величины

где М м определяется формулами (5.23) и (5.45). При небольшой разнице между d и dm удобно выбирать кон­ турную индуктивность с большим собственным затуха­ нием. Если же d<^dm, то к контуру подключают резистор шунта Rm (рис. 5.5) или гш (рис. 5.6,6). При этом вы­ ражение (5.49) принимает вид

127

Рис. 5.5. Обобщенные схемы одноконтурного каскада в режиме со­ гласования:

а — при е22<е1ІС; б — в случае g ,lc < £ 22-

Рис. 5.6. Обобщенные схемы одноконтурного каскада в режиме со­ гласования:

а— с параллельным шунтом; б— с последовательным шунтом.

Комбинируя полученные выражения, находим расчетные соотношения для сопротивлений шунтов:

tfm= l/2 icfpC3(d3 — (рис. 5.5 и 5.6, а),

(5.51)

гш = (гіэ-< и/2*/рС э (рис. 5.6, б),

где d0M= d + Adu.

I. Усилитель с параллельным подключением к контуру усилительного прибора следующего каскада (рис. 5.5)

Схема рис. 5.5,а используется при g2 2 <giic. а рис. 5.5,6-— если guc< g 22- Подставляя значения вноси­ мых затуханий Adi, Adi и (5.5) в условие согласования (5.10), получаем расчетные соотношения для коэффи­ циентов трансформации:

128

Учитывая (3.11), в случае обратного автотрансформатор­ ного или обратного емкостного включения контура рис. 5.7 получаем

Коэффициент усиления каскада по напряжению может быть найден из (5.10) при замене d на dm. Подставляя

Принимая во внимание (4.37) при Пап = Пп и фа (я )=

= Ф(п), из (5.55) нетрудно определить коэффициент уси­ ления УПЧ, состоящего из N = n/v идентичных групп рас­ строенных каскадов

где Кес — единичное усиление по напряжению

Ф(п) — функция, определяемая соотношениями табл. 5.6; численные значения ф(п) приведены в табл. 5.7.

Если все каскады тракта промежуточной частоты при­ емника, кроме первого (преобразователя частоты) и по­ следнего, оконечного каскада, нагруженного детектором, идентичны, то формула (5.56) принимает вид

где Keen, Кесд— единичное усиление преобразователя ча­ стоты и оконечного каскада соответственно:

частоты и оконечного каскада, определяемые выражения­ ми (5.22);

Т а б л и ц а 5.6

Функции у(п) одноконтурных УПЧ

г..130