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

и С ^ С с , то значение /Соім, как следует из (5.86) и (5.89), может быть обеспечено лишь, если

С другой стороны, равенство у= ур, как следует из (5.23), (5.24), (5.79) и (5.81), возможно только путем выбора величины собственной емкости контура, равной

кроме первого (преобразователь частоты) и оконечного, идентичны, то выражение для коэффициента усиления принимает вид

л -1 ,

^o(n+j) : /Сепп/Сепя^С^ергП'ерд1\ р /¥(» + 1).

где /Серп, Керд — единичное усиление преобразователя ча­ стоты и оконечного каскада соответственно:

141

Свойства УПЧ, работающего в режиме оптимального рассогласования, близки к рассмотренным ранее свой­ ствам режима согласования.

5.6.РЕЖИМ РАССОГЛАСОВАНИЯ ОДНОКОНТУРНОГО УПЧ

Крежиму рассогласования переходят при затрудне­ ниях с реализацией в УПЧ других режимов работы: оп­ тимального согласования, оптимального рассогласова­ ния, либо согласования.

Различают три рода режима рассогласования.

I.Режим рассогласования первого рода

Для этого режима характерно, что значения меньших коэффи­ циентов трансформации тщ, тю, вычисленные по формулам (5.11) и (5.12) режима оптимального согласования, ниже минимального конструктивно выполнимого значения *> т т.

может быть достигнуто выбором собственной емкости контура по формулам

если найденное, отсюда С>0. Комбинируя последнее выражение для С поочередно с (5.13) и (5.14), получаем следующее условие реали­ зуемости режима оптимального согласования:

do^dn\ —d-\- 2/ (0.22+ Пне + ctmi),

Если по какой-либо причине величина собственной емкости кон­ тура С не может быть меньше некоторого значения (например, Сс,

*> Ограничение существенно для автотрансформаторного включе­ ния контура. Величина тт возрастает с увеличением частоты.

142

обеспечивающее стабильность УПЧ), то последнее выражение прини­ мает вид

6?э ' ^ <^мі — d

+ “нс + arr

где amci = cimi при замене Ст на Ст+ Сс.

При do>d^i режим оптимального согласования не может быть реализован. В этом случае используется режим рассогласования первого рода. Величины меньших коэффициентов трансформации увели­ чивают, принимая их равными технологически удобному и конструк­ тивно выполнимому значению тт, а величины больших коэффициен­ тов трансформации при g22< guc или ті при guc<giz умень­ шают. Их значения вычисляются из условий допустимого шунтиро­ вания контура. Из выражений (3.23), (3.25) и (5.4) находим расчетные соотношения для коэффициентов трансформации

1-- &22&СІ

ССт

=1— a22Ad при £22< £ ис

143

и

при g n c < g 22-

Величина АСв/Св уменьшается с увеличением собственной емко­ сти контура С. Это позволяет обеспечить заданную стабильность характеристик УПЧ выбором соответствующего значения С.

Принимая во внимание условие (4.88), получаем

ДС 2 2

är - 7 т22- а 2 .

144

Йз соотношений (3.23), (3.25) и (5.49) находим

■= 2it/pC3Ad — < g» + m2mgnc ПРИ g»<g»c> ■gnc+ m2mg22 при guc< g 22,

где Сэ — полная емкость контура:

f С„ + л£С11С при g22< g nс.

Сэ— С -\-Ст -j-

1от*С22 + С11С при gnc< g 22.

Относительное приращение полной емкости в соответст­ вии с (4.90)

Д С 22 - р m^näClia

при g22< g 1

при gllC< g !2

С + О т - р / я ^ С 22 - р С и о

уменьшается с увеличением собственной емкости конту­ ра С. Используя условие (4.88), определяем значение С, обеспечивающее заданную стабильность УПЧ:

^ ( Д С 22 + т > С иС) -

Если Сс^О, то конденсатор С, образующий собственную емкость контура, в схему каскада не включается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению

*о» = Шт I Уи [/2lt/pd3Ca К Г Н 2.

Коэффициент усиления многокаскадного УПЧ

где /СеР2 — единичное усиление:

^ер2 — МтI У21 |/2іеПпСэ.

146

ill. Режим рассогласования третьего рода

Этот режим применяется в случае, если выходная

включенном резисторе шунта его проводимость учитыва­ ется в g). Потери энергии сигнала в каскаде определя­

с целью получения максимального усиления утрачивает смысл. В этом случае используется непосредственное (полное) включение контура к усилительному прибору и к нагрузке т.і — т і=\.

Режим рассогласования третьего рода типичен для УПЧ на электронных лампах или полевых транзисторах при невысокой номинальной промежуточной частоте, ког­ да можно считать параметры усилительных приборов не­ зависящими от частоты. Нетрудно показать, что расчет­ ные соотношения для качественных показателей имеют следующий вид:

— полная емкость контура

Сэ= С+ Cm + С2 2 + Сис,

—относительное приращение полной емкости кон­

тура

—минимальное значение собственной емкости конту­ ра, обеспечивающее заданную стабильность в УПЧ

Сис — Ст, (5.96)

■п

— максимальное эквивалентное затухание контура при отсутствии шунта

— сопротивление резистора шунта

1 / Я ш = 2я/рС э ( d g d p s ) ,

— коэффициент усиления каскада по напряжению

— коэффициент усиления УПЧ, состоящего из п — идентичных каскадов,

К о п = КерІЦ> i ß ) >

■— коэффициент усиления тракта промежуточной ча­ стоты приемника, состоящего из преобразователя часто­ ты и идентичных предварительных каскадов,

где /Серш Кер> Керд — единичное усиление преобразователя -частоты, предварительного и оконечного каскадов:

5.7; Сэп = С+ Ст + Сг2 п + Сію, СЭд= С+ Ст + С2 2 + СвхдСвой­ ства УПЧ, работающего в режиме рассогласования, близки к рассмотренным ранее свойствам режима со­ гласования.

5.7. РЕЖИМ МАКСИМАЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ ОДНОКОНТУРНОГО УПЧ

1. Усилитель с параллельным подключением усилительного прибора следующего каскада к контуру (см. рис. 5.1)

Наибольшее усиление, как следует из (5.4), будет иметь настроенный усилитель (ß= 0, fp=fo)- При этом (5.4) принимает вид

148

Подставляя сюда g0 из (3.22) и учитывая (3.21), полу­ чаем

K01 = rmmi \ytl\lg0(l + rrfpi + m*Pi) (5.100)

где go= 2nfod(С+ Cm) — собственная характеристическая проводимость контура;

Анализ выражения (5.100) на экстремум показывает, что оно не имеет абсолютного максимума при реальных положительных значениях коэффициентов трансформа­ ции trii, mi. Возможны два частных максимума, которым поочередно соответствуют максимальные конструктивно выполнимые значения Ші = 1 и mi—1:

Выражения (5.101) имеют место при оптимальных коэффициентах трансформации:

ты = Ѵ (\ + Р і)ІРі пРи гпі= \ .

Поскольку из конструктивных соображений величины оп­ тимальных коэффициентов трансформации пим^ 1, ш ім ^І, то режим максимального усиления может быть реализован, если, как следует из (5.102), удовлетворяют­ ся следующие условия:

1 + Рі < Рі при m i— 1; 1 -\-рі<Рі при ГПі — 1.

Подставляя сюда значения рі и рі, получаем

С +С т + С22—Снс< (guc—g2 2 )/2 nf0d при r r ii= \, (5.103)

С-фСт+Сцс—/ 2 2 ёС (g22—gllc) l^nfod при /И/=1.

Отметим некоторые важные частные случаи выраже­ ния (5.101). При малых значениях собственного затуха­ ния d, когда а22d, ацс^<;0,05 и d(a,22+ amc) ^0,05, ^(пс + атс)^0 ,0 5 , Коі^Км. Коэффициент усиления каска-

149

да определяется параметрами его усилительного прибора Ніи gzz, нагрузки giic и не зависит от параметров контура.

Электронные лампы и униполярные транзисторы на невысоких промежуточных частотах имеют весьма малые проводимости g’iic, gzz- Для этого случая коэффициент усиления

где Кп — предельное максимальное значение коэффициен­ та усиления:

=4 Ѵ С,2Сис.

Если С +С т < С г2 или С +С т < С ц с, то Коі=Кп. Ко­ эффициент усиления определяется также выходной емко­ стью усилительного прибора С2 2 и емкостью нагрузки Сне и существенно зависит от затухания контура d.

Рассмотрим приложения условий (5.103). Предвари­ тельные каскады многокаскадного усилителя собраны на биполярных транзисторах с ОЭ и ОЭ—ОБ. Если по­ следующий каскад аналогичен предыдущему, то gnc> & 2 2 и Сцс>С2 2 - При условии, что собственная емкость конту­ ра удовлетворяет неравенству

можно реализовать первый случай ( т ;= 1, ті — гпы). Кроме этого, величина С должна быть достаточно

большой, чтобы обеспечить заданную стабильность рабо­ ты усилителя. Используя (3.21), (4.88), (4.90), (5.102), получаем расчетную формулу для минимальной собст­ венной емкости контура

(5.104)

150