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

Малошумящий каскад УПЧ на электронных лампах (рис. 7.14,а).

В цепь внешней обратной связи включена индуктивность /-к (че­ рез катушки Li и LK на -сетку следующего каскада подается напря­ жение смещения). Триод с подключенной LK (влиянием большой емкости разделительного конденсатора Ср можно пренебречь) можно

1

§ I

IГ

S)

рассматривать как эквивалентный усилительный прибор, активность которого

= 1 /Ѵ^^КСЛВ, dK— резонансная частота и затухание контура £к, Cag;

х к — I —------ — 1— обобщенная расстройка.

Эквивалентная активность Лк принимает максимальное значение, если контур LK, Cag настроен на частоту а)0

АЯ0 = А / Ѵ Т К.

251

Заменяя а (/.43) А на Лко. наХбдйм Максимальный устойчивый ко­ эффициент усиления по напряжению

Ку1к=(0,32--0,53)Л„„. (7.62)

Комбинируя далее (7.61) и (7.62) при A'Pis£Kyi„, определяем необходимую величину собственного затухания контура

ствительна и положительна на частоте (=0, действительна и отрица­ тельна на резонансной частоте fp.

У биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером

Рис. 7.15. Коррекция внутренней обратной связи в транзисторном УПЧ:

можно рассматривать как некоторый эквивалентный усилительный прибор. Для него условие коррекции записывается в виде

Элементы RK, Lti и Ск незначительно изменяют частоту }„ эквива­ лентного усилительного прибора, однако они существенно уменьшают постоянную а к э по сравнению с а к. Нетрудно показать, что постоям-

252

йая гін для схем (рис. 7.І5) определяется следующими сбйтйэШё* ниями

Очевидно, что а,: э<«ік.

Из трех возможных типов коррекции практическое применение находит коррекция типа С. Существенным недостатком коррекции типа R и L является связь цепи коллектора и базы по постоянному току, что может привести к недопустимым изменениям режима тран­ зистора по постоянному току. Этот недостаток мог быть устранен включением в цепь коррекции разделительного конденсатора. Однако это усложняет схему. Кроме того, использование конденсатора С,; вместо индуктивности LK предпочтительно из технологических сооб­ ражений. При использовании коррекции типа R увеличивается вход­ ная и особенно выходная проводимость эквивалентного усилитель­ ного прибора:

Д і 1к = Д п + ( 1 / й к ) , Й22К = Й 2 2 + ( 1 / Я . 0 -

Это нежелательно, так как уменьшается усилительный потенциал каскада и его коэффициент усиления. Емкость конденсатора коррек­ ции определяется из формул (7.64).

Коэффициент усиления каскада с коррекцией Л-рц; определяется вы­ ражением

к* р.

Л р , в _ 1 + ( К р . М к ) 2 ’

где Крі — резонансный коэффициент усиления каскада без учета

обратных связей; AK= V g 2ilg\2 — активность эквивалентного усили­ тельного прибора.

Коррекция типа С не изменяет величин входной и выходной про­ водимостей усилительного прибора. Применение коррекции целесооб­ разно, если Л'ріК> (1,2-Е1,5)/Су

7.7. ОСОБЕННОСТИ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКОДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Усилитель типа общий эмиттер — общий эмиттер (рис. 7.16)

Принципиальную схему усилителя можно рассматри­ вать как каскадное соединение апериодического (на первом транзисторе) и резонансного (на втором) кас­ кадов.

253

Усилитель имеет две особенности, связанные с выбо­ ром элементов схемы апериодического каскада (RK, С3) и ослаблением внутренней обратной связи во втором транзисторе. Рассмотрим их в указанном порядке. Пола-

Гі

Рис. 7.16. Принципиальная схема каскодного УПЧ типа общий эмиттер — общий эмиттер.

гаем, что обратная связь в резонансном каскаде отсут­ ствует, тогда коэффициент усиления первого каскада

где g2i, fs — низкочастотное значение крутизны первого транзистора и его предельная частота; gaK— полная про­ водимость нагрузки в цепи коллектора:

&ЭК = £22+&П

Тк= Сэ/gmj Са= С2 2 + Сц + Ст.

Наличие емкости Сэ и частотная зависимость крутизны первого транзистора приводят к спаду частотной харак­ теристики первого каскада на высоких частотах. Пола­ гая верхнюю граничную частоту

М р+ 0,5П„ и {1 + (f//s)2]Ü + (2лфгк2)] = 2,

определяем максимально допустимую постоянную вре­ мени коллекторной цепи

254

противления резистора в коллекторной цепи

Может оказаться, что значение R u , вычисленное по по­ следней формуле, отрицательно, или чрезмерно велико. Это в первом случае означает, что реальное значение верхней граничной частоты в схеме каскада больше ча­ стоты /в=/р+0,5П Г1, во втором случае приводит к неже­ лательно большому увеличению напряжения источника питания из-за падения напряжения на R K■В таких слу­ чаях значение R K выбирается из условия обеспечения необходимого ірежима транзистора

Сз на коэффициент усиления последний будет равен

г д е

Аналогично предыдущему, находим минимальное значе­ ние постоянной времени

и емкость разделительного конденсатора

Сз— Т бт І (Rg -\-Ra") •

Внутренняя обратная связь во втором транзисторе приведет к изменению его входной проводимости. Не­ трудно показать, что в этом случае она равна

g*x = gn + g» (K a м * ) £ .

где gB, Кг, А — эквивалентная резонансная проводи-

255

Рис. 7.18. Принципиальные схемы каокодного УПЧ типа общий эмиттер — общий эмиттер:

а — с коррекцией; б — с нейтрализацией внутренней обратной связи.

При /о < /гк целесообразно применить схему общий эмиттер — общий эмиттер, в случае fo ^ fm — схему об­ щий эмиттер — общая база.

Усилитель типа общий эмиттер — общая база

Соединение транзисторов общий эмиттер — общая ба­ за является основным для каскадов УПЧ специальной аппаратуры. Оно имеет по сравнению с включением с об­ щим эмиттером два важных достоинства: в 10—30 раз большее значение активности и примерно в 2—3 раза более высокий усилительный потенциал. Это позволяет получить от каскада больший устойчивый коэффициент усиления.

В усилителе рис. 7.19,а применено последовательное питание коллекторных цепей обоих транзисторов. Коли­ чество деталей в схеме каскада несколько больше, чем

8.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Тракт промежуточной частоты приемника включает в себя каскады различных типов: преобразователь ча­ стоты, предварительные (обычно идентичные) каскады и оконечный каскад, работающий на детектор или на нагрузку другого типа. Все эти каскады вносят опреде­ ленный вклад как в усиление полезного сигнала на про­ межуточной частоте, так и в частотную избирательность усилителя.

Методика расчета перечисленных каскадов содержит много общего. По этой причине и с целью сокращений объема книги во всех расчетных формулах приняты обоб­ щенные обозначения (табл. 8.1). Для расчета тракта про­ межуточной частоты приемника необходимы следующие исходные данные:

—номинальная промежуточная частота /0;

—полоса пропускания на уровне 0,7—П„;

—коэффициент усиления по напряжению с учетом усиления преобразователя частоты Кп;

—требования к форме резонансной кривой: тип А,

Вили С и максимальная относительная неравномер­ ность ее вершины — сгр;

—тип усилительных приборов и их параметры на номинальной промежуточной частоте в типовом режи­ ме*); gn, Си, gw, С22, g 1 2 , Сі2 , г/2 і и относительная неста­ бильности емкостей ДСц/Сц, АС2 2 /С2 2 ;

—параметры преобразователя частоты: крутизна преобразования — Sn, выходная проводимость g22n, вы­ ходная емкость Cmгг и ее относительная нестабильность АСггп/Сггп;

— параметры нагрузки: проводимость g„, емкость Сд и ее относительная нестабильность АСД/СД;

*> Соображения по выбору типа усилительного прибора для УПЧ изложены в гл. 2.

260