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

Целесообразно выбирать С=Сс. В этом случае, как вйДно из (5.101), каскад будет иметь максимальный ста­ бильный коэффициент усиления. Если последний каскад усилителя нагружен диодным детектором, то обычно g iic< g 2 2 , Сі1с<С 22- Может быть осуществлен второй слу­ чай (от;=1, гПі = тім), если собственная емкость контура удовлетворяет условию

Минимальное значение этой емкости, обеспечивающее стабильную работу каскада,

При С= Со последний каскад имеет максимальный ста­ бильный коэффициент усиления.

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

Коэффициент усиления по току (5.34) получает наибольшее зна­ чение, если каскад настроен на частоту (ß=0, fp=fo):

а 0, = 2 J„ V M M A d + Adt + Ad,).

Обычно всегда выполняется условие d^Adi-\-Adi и коэффициент

Входящая сюда собственная емкость контура должна обеспечивать

151

Кроме того, из технологических соображений удобно выбирать С та­ кой, чтобы гпі —1. При этом отпадает необходимость делать отвод у контурной индуктивности. Необходимо лишь, чтобы

(5.109)

Таким образом, при выборе величины собственной емкости контура С

(5. НО)

а22fo {&С22/С 22) V s 22Г11С

3. Может оказаться (при малых ЛС22/С22), что Сс< 0.

Вэтом случае следует выбрать С = С М.

5.8.РЕЖИМ ФИКСИРОВАННОГО УСИЛЕНИЯ ОДНОКОНТУРНОГО УПЧ

Как уже отмечалось в § 5.2, величина коэффициента

тых режимов работы к режиму фиксированного усиле­ ния.

Схемное решение режима фиксированного усиления зависит от того, каким был исходный режим. Рассмотрим основные способы перехода к режиму фиксированного усиления от некоторых основных исходных режимов.

Режим оптимального согласования

В этом случае наиболее целесообразны два способа перехода к режиму фиксированного усиления.

1. Увеличение собственного затухания контура. Полагая в (5.9) и (5.36) соответственно Л'01 = КмаКс

и J 01 = J MaKC, определяем необходимое значение собст­ венного затухания

(5. 111)

152

где Кт, Cf0l — значение коэффициентов усиления в режи­ ме оптимального согласования. При небольшой разнице между d и удобно использовать индуктивность с боль­ шим собственным затуханием, равным dm или увеличить d до d m соответствующим выбором емкости контура (см. § 3.5). Если разница между d и d m велика, то к контуру подключают резистор шунта, сопротивление которого

U R m = 2 n f p C 0 ( d m — d ) .

2. Рассогласование усилительных приборов соседних каскадов.

Решая совместно уравнения (3.23), (5.7) и (3.23), (5.34), находим значения вносимых затуханий, при ко­

где A'0I, J 01 — коэффициенты усиления в режиме опти­ мального согласования.

Подставляя затем первое из этих соотношений в (3.25) с учетом (5.4), а второе — в (5.33), находим коэффициен­ ты трансформации mi, ті при параллельном -подключе­ нии усилительного прибора следующего каскада к кон­

где Сфі, Сфі — предельные максимальные значения емко­ стей С+ Ст, при которых т,Ф=1 или т;ф=1:

и коэффициент трансформации m;, и собственную ем­ кость контура С при последовательном подключении к контуру усилительного прибора следующего каскада (см. рис. 5.3)

Шіф=Ѵ âdi/Adiё22Г11C

(5.115)

153

Из технологических соображений в схеме рис. 5.1 удобно выбирать собственную емкость контура С такой, чтобы один из коэффициентов трансформации (больший) был равен единице:

С = Сфі — Ст при g-22< g nc (рис. 5.8,а),

(5.116)

С — Сфі — Ст при gnC< g 2 2 (рис. 5.8,6).

При выборе знака перед радикалом в формулах (5.112) следует исходить из условий Adi>Adi при g2z< <gnc и Дdi>Adi при ^fiic<â'2 2 . Кроме того, следует иметь в виду, что если соотношение, стоящее в (5.112) под радикалом, близко к единице, то разница между ве­ личинами коэффициентов трансформации пііф, гпіф будет велика и возможны конструктивные затруднения с реали­ зацией меньшего из них. В подобном случае лучше ис­ пользовать первый способ перехода к режиму фиксиро­ ванного усиления. В случае каскадов с обратным авто­ трансформаторным и обратным е.мкостным включением контуров (см. рис. 5.6) коэффициенты трансформации и собственная емкость контура вычисляются по формулам:

рис. 5.8 наиболее целесообразно за счет увеличения соб­ ственной емкости контура С на величину АС. Коэффи­

где /Соь а^с — параметры усилителя в режиме согласова­ ния.

154

В усилителе с последовательным включением усили­ тельного прибора к контуру (см. рис. 5.7) необходим пе­ реход к неполному включению контура (см. рис. 5.3) при соответствующем выборе собственной емкости контура

С= Сф.

Значения т{ф, Сф вычисляются по формулам

Из двух значений Сф целесообразно выбирать боль­ шее, так как это улучшает стабильность УПЧ.

Режим оптимального рассогласования

В этом случае при переходе к режиму фиксированно­ го усиления целесообразно увеличить собственную ем­ кость контура С на величину АС, которая легко опреде­ ляется из (5.78) и (5.24):

U Ciic/aiic)(a,ic4-T42 + amc) при gnc< g 22 (рис. 5.8,6).

Режим рассогласования третьего рода

Заданный коэффициент усиления проще всего обес­ печить, увеличив собственную емкость контура. Ее новое значение выбирается из условия

Режим максимального усиления

В усилителе с параллельным включением к контуру усилительного прибора следующего каскада (см. рис. 5.8) для перехода целесообразно увеличить собственную ем­ кость контура.

155

Полагая Koiz : /Смаке. ИЗ (5.101) и (5.24) находим

при гпі= 1 для схемы рис. 5.8,6.

В УПЧ с последовательным включением усилительно­ го прибора к контуру (см. рис. 5.3) также рационально увеличивать собственную емкость контура С при полном включении контура {пц= 1). Полагая коэффициент уси­ ления (5.106) равным J MaK0 и учитывая (5.33), определя­ ем ее величину

5.9. РЕЖИМ ФИКСИРОВАННОГО УСИЛЕНИЯ ПРИ МАКСИМАЛЬНОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ ОДНОКОНТУРНОГО УПЧ

Величина коэффициента усиления каскада Д01 или £/оі ограничена значением /Сыаке или £/тка. УПЧ должен иметь максимальную изби­ рательность. Требования к полосе пропускания не предъявлены. В подобном случае обычно используются настроенные усилители. По­

Эквивалентное затухание da, как следует из этих уравнений, прини­ мает минимальное значение

156

Эти соотношения могли бы быть получены непосредственно из (5.7) и (5.34) и, следовательно, максимальная избирательность при фикси­ рованном коэффициенте усиления достигается в режиме оптималь­

ного согласования.

Рассмотренный случай характерен для транзисторных УПЧ. В УПЧ на электронных лампах обычно т.і = ті—1 (режим рассогла­

и к увеличению избирательности, но d3 связано с Сэ выражением (5.97) при d3 = dps. Комбинируя (5.97) и (5.125), получаем

Из (5.123) и (5.127) видно, что уменьшение собственного затуха­ ния контура d приводит к уменьшению d3m и, следовательно, к уве­ личению избирательности. Поэтому целесообразно, чтобы полная емкость контура была близка к оптимальной величине С3і , опреде­ ляемой выражением (3.54). При этом собственное затухание контура будет минимальным. Подставляя Ad из (5.124) в (5.16) и учитывая (3.54) , находим расчетное соотношение для собственной емкости кон­ тура, обеспечивающей максимальную избирательность

Принимая во внимание, что величины Сэ и d связаны формулой (3.55) и подставляя (3.55) в (5.126), получаем следующее урав­ нение:

(5.129) Обычно р\ > 1/27, что позволяет упростить последнее выражение

Отсюда находим собственную емкость контура

157

5.1Ö. £>ЕЖИМ ОПТИМАЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ДВУХКОНТУРНОГО УСИЛИТЕЛЯ

I. Усилитель с параллельным подключением ко второму контуру полосового фильтра усилительного прибора следующего каскада (рис. 5.9,а)

Эквивалентные затухания контуров полосового филь­ тра и коэффициент усиления каскада по напряжению определяются выражениями (3.33) и (4.52).

Рис. 5.9. Обобщенная схема каскада двухкоптурного УПЧ:

а — с параллельным подключением нагрузки ко второму контуру; б — с по­ следовательным включением нагрузки во второй контур.

В общем случае произведение эквивалентных затуха­ ний контуров полосового фильтра постоянно (например, вариант 3 полосового фильтра)

где d0— расчетное значение эквивалентного затухания, определяемое уравнением (4.72).

Умножая и деля правую часть уравнения (4.52) на

158

и подставляя в (4.52) значения gai, gaz из (3.32), полу­ чаем

Используя выражение (5.132), нетрудно показать, что

Исключая отсюда d0, получаем условие оптимального согласования

Подставляя (5.136) в (5.134), находим коэффициент уси­ ления в этом режиме

В подавляющем большинстве случаев контуры полосово­

Що — Ѵ(Сі -\~Ст)!Слі, ttiio =Ѵ^(С2-\-Ст)ІСкі, (5.142) где Cui, Cui.— предельные максимальные значения емко­

159

Выражение для коэффициента усиления Коі (5.141) может быть упрощено для двух практически важных случаев.

Случай 1. УПЧ с первым вариантом полосового филь­ тра (dai= da2=do, /рі=/р2 =/о) при d0<0,3, ß< l-r-l,5 .

Из первой формулы (4.55) находим

при оптимальной величине обобщенного коэффициента связи р= 1, совпадающей с критическим. Выражение (5.146) совпадает с аналогичной формулой одноконтур­ ного настроенного усилителя (5.9) при ß = 0. В широко­ полосном усилителе, когда отношение dfdo много меньше единицы, каскад двухконтурного усилителя имеет прак­ тически такое же усиление, как каскад одноконтурного настроенного усилителя.

В узкополосном усилителе отношение d/d0 соизмери­ мо с единицей. При одной и той же полосе пропускания

у двухконтурного каскада эквивалентное затухание в ]/2 меньше, чем у одноконтурного. Следовательно, второй будет иметь большее усиление, чем первый. В случае многокаскадного усилителя, состоящего из идентичных каскадов, выражение для коэффициента усиления запи­ сывается в виде

ров полосового фильтра. Численные значения функции х(п) приведены в табл. 5.9.

160