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

в)

г)

Рис. 8.2. Основные способы питания сеточной цепи ламповых УПЧ:

а, 6 — последовательное; в, г — параллельное.

281

подается из общей цепи регулирования через резистор R ф, как по­ казано на рис. 8.2,6, г. Легко показать, что использование при этом автоматического смещения (рис. 8.3) нежелательно, так как ухуд­ шается эффективность регулирования.

Допустим, что напряжение на сетке лампы Л 2 возрастает. Это вызывает (за счет работы системы АРУ) увеличение отрицательного смещения Ядру в цепи регулирования. Катодный ток лампы Ік и на­

но в меньшей степени, чем при Eg —const. Это и снижает эффектив-

Рис. 8.3. Принципиальная схема каскада УПЧ с АРУ. Напряжение смещения подается за счет катодного тока лампы.

ность АРУ. Исходное смещение на сетки ламп регулируемых каска­ дов целесообразно подавать по общей цепи регулирования системы АРУ от внешнего источника. Резистор Яф и конденсатор Сф состав­ ляют развязывающий фильтр в цепи АРУ и ослабляют паразитную межкаскадную обратную связь по этой цепи. Значения Rq, и Сф определяются при расчете системы АРУ.

Цепь экранирующей сетки

На экранирующую сетку подается положительное напряжение

Первый способ питания (рис. 8.4,а) применяется в УПЧ прием­ ников, у которых предусмотрен (обычно не только для питания экра­ нирующих сеток УПЧ) источник питания с напряжением Eg2. Второй способ (рис. 8.4,6) используется в том случае, если режим ламп допускает равенство напряжений на аноде и экранирующей сетке,

282

Рис. 8.4. Основные способы питания цепи экранирующей сетки лампы:

а — от отдельного источника; б — непосредственно от источника анодного на­ пряжения; в — через гасящий резистор.

Третий — применяется в тех случаях, когда Eg2 < Е Я. Избыточное на­ пряжение гасится на резисторе

Rg2=(ESi—Egz)[Ig2. (8.46)

Следует воздерживаться от использования последнего способа пита­ ния (рис. 8.4,в) в регулируемых каскадах системы АРУ, так как при этом несколько снижается эффективность регулирования системы. В этом нетрудно убедиться простым рассуждением. Допустим, что на­ пряжение сигнала на управляющей сетке лампы Л; (рис. 8.5,а) воз­

283

Рис. 8.5. Принципиальные схемы каскадов УПЧ с АРУ с питанием экранирующей сетки лампы через гасящий резистор (а) с дели­ теля (б).

рой способы питания, а если это затруднительно, то питать экра­ нирующую сетку с помощью делителя Rn, Rg2 (рис. 8.5,6)

где In = (5-PlO)/g2 — ток делителя.

Анодная цепь

В УПЧ используются два способа питания анодной цепи: парал­ лельное (см. рис. 8.2,а) и последовательное (см. рис. 8.2,6, п, г). Па­ раллельный способ питания применяется в одноконтурных, обычно

284

широкополосных, усилителях. Напряжение на анод лампы подается через дроссель Лдр (а если Лдр отсутствует, то через резистор Rm). Схема с параллельным питанием имеет значительно меньшее время восстановления работоспособности после воздействия мощных импульсов помех на сегку лампы по сравнению со схемой с после­

точный ток. Среднее значение этого тока вызозет падение напряже­ ния на резисторе Rg. Напряжение, до которого заряжен раздели­ тельный конденсатор Ср, будет меняться. После окончания импульса заряд конденсатора Ср восстанавливается до первоначального значе­ ния. Зарядный ток протекает через Rg (по схеме снизу вверх) и создает на нем падение напряжения. Если Rg велико, то это напря­ жение может быть значительным и лампа Л 2 может на некоторое время запереться или крутизна ее резко уменьшится. Каскад я те­ чение этого времени (время восстановления) будет неработоспо­ собным.

В схеме с параллельным питанием сеточный ток при воздействии импульса помехи протекает через контурную катушку. Ее сопротив­ ление постоянному току незначительно, поэтому указанное выше явление практически будет отсутствовать. При больших Rm на этом резисторе возникает значительное нежелательное падение напряже­ ния. Для устранения этого недостатка резистор Rm шунтируется

который наматывается непосредственно на корпусе резистора Rm- Анодная цепь соединяется с сеточной цепью лампы следующего кас­ када через разделительный конденсатор Ср, препятствующий попада­ нию в цепь сетки высокого анодного напряжения

С р ^ (104-20) (C gK+ C m) (8.49)

где Ст—2ч-5 пф — емкость монтажа.

Для ослабления паразитных межхаскадных обратных связей по общей цепи питания в анодную цепь включают развязыьающий фильтр /?фСф (рис. 8.4)

где Лак — напряжение между анодом и катодом лампы в типовом режиме.

Из технологических соображений целесообразно выбирать емко­ сти конденсаторов Сф одинаковыми во всех каскадах усилителя.

Цепь накала

В многокаскадных УПЧ при высоких значениях номинальной промежуточной частоты (порядка 10—60 Мгц и более), как уже отмечалось в гл. 7, возможны паразитные обратные связи. Для их

285

ослабления в цепь накала включают LC-филыры (см. рис. 7.8)

В специальных приемниках иногда вместо параллельного питания подогревателей ламп используется их последовательное питание.

87. СОСТАВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УПЧ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Транзисторные УПЧ отличаются от ламповых значи­ тельно большим разнообразием схемных решений, а так­ же принципами построения схе-м. Это объясняется целым рядом особенностей, главными из которых являются:

—наличие транзисторов двух типов проводимостей

р-п-р и п-р-п;

—широкое использование каскодных соединений

двух транзисторов и включения с общей базой;

—требование обеспечения схемами каскадов по по­ стоянному току не только режима питания транзисторов, но и температурной стабилизации качественных показа­ телей УПЧ;

—частое использование активных способов повыше­ ния устойчивости (нейтрализации, коррекции внутренней обратной связи);

—применение последовательного питания коллектор­ ных цепей нескольких каскадов от одного источника, и

другие.

Температурная стабилизация транзисторных УПЧ и способы обеспечения режима питания

Параметры транзисторов существенно зависят от тем­ пературы окружающей среды, что приводит к нестабиль­ ности качественных показателей УПЧ: сдвигу резонасных частот настроек каскадов, изменению величин коэффици­ ента усиления и полосы пропускания, искажению формы резонансной и фазовой характеристик. Изменение темпе­ ратуры окружающей среды приводит, с одной стороны, к изменению параметров транзисторов в рабочей точке; с другой стороны, изменяется положение рабочей точки на статических характеристиках из-за изменения токов, протекающих через транзистор, и напряжений на его электродах, что также приводит к изменению параметров транзистора. Схема каскада по постоянному току проек­ тируется так, чтобы указанные механизмы изменения параметров (с учетом температурных изменений парамет-

2S6

ров транзисторов следующего каскада) компенсировали друг друга и тем самым обеспечивалась стабилизация па­ раметров УПЧ и прежде всего коэффициента усиления.

Обычно преобладает изменение параметров транзи­ стора, вызванное сдвигом рабочей точки. Для уменьше­ ния этого сдвига в каскадах УЛЧ применяют отрица-

1} /к

Рис. 8.6. Схемы температурной стабилизации одного транзистора:

а — с отрицательной обратной связью по току; б — с отрицательной обратной связью по напряжению; в — с отрицательной обратной связью по току и на­ пряжению; г — при питании от двух источников.

тельные обратные связи по постоянному току и напряже­ нию. При этом стремятся сделать характер сдвига рабо­ чей точки таким, при котором обеспечивается наиболее эффективная компенсация изменения параметров тран­ зистора.

Некоторые схемы питания и температурной стабили­ зации одного транзистора типа р-п-р (в случае п-р-п транзистора изменяются на обратные полярности всех напряжений и направления токов), которые наиболее широко используются в транзисторных УПЧ, показаны на рис. 8.6.

287

Напряжение смещения в схеме рис. 8.6,а

ебэ==Е2—Е3= Е 2—Rzh.

Величина напряжения Е2 в достаточно широком диа­ пазоне температур изменяется не сильно из-за большого (по сравнению с током базы) тока делителя ЯіЯ2. Уве­ личение температуры вызывает увеличение эмиттерного тока /э. Напряжение ееэ уменьшается, что препятствует

связь по постоянному току. Выбирая должным образом сопротивления резисторов Rb R2, R3 и Яф, можно обеспе­ чить хорошую температурную стабильность коэффици­ ента усиления в диапазоне температур —40°-ь60°С.

В схеме рис. 8.6,6 используется отрицательная обрат­ ная связь по постоянному напряжению. Увеличение тем­ пературы вызывает увеличение коллекторного тока и падение напряжения на резисторе Яф. Напряжение Е2 и смещение ебЭ уменьшаются, что препятствует уменьше­ нию напряжения екэ и коллекторного тока. Данная схема эффективна при больших значениях резистора Яф. Она используется в том же диапазоне температур, что и пре­ дыдущая, однако содержит меньше деталей. Недостат­ ком схемы является необходимость повышенного напря­ жения источника питания Ек и сравнительно большая мощность, рассеиваемая на Яф.

Вариант схемы рис. 8.6,6 без резистора R2 часто ис­ пользуется в каскадах УПЧ, предназначенных для рабо­ ты в температурном интервале + 5 -ь+40 °С.

Способ питания транзистора, показанный на рис. 8.6,ß, является комбинацией первых двух схем. В ней одновременно используются отрицательные обратные связи по току и напряжению. Она обеспечивает хорошую температурную стабилизацию коэффициента усиления в том же интервале температур, что и предыдущие схе­ мы. но более экономична по потребляемому току.

На рис. 8.6,г изображена схема питания транзистора от двух источников. В схеме используется отрицательная обратная связь по току, обеспечивающая высокую тем­ пературную стабилизацию коэффициента усиления в диа­ пазоне —60ч-+70°С при хорошей экономичности по источникам питания и минимальном количестве деталей. Недостатком этой схемы является наличие двух источ­ ников питания.

288

Варианты обобщенных схем последовательного пита­ ния нескольких транзисторов по постоянному току пока­ заны на рис. 8.7. Формулы возле схем определяют коли­ чество использованных резисторов nR. В схемах рис. 8.7,а,

?}

Рис. 8.7. Схемы последовательного питания транзисторов:

Q, 6 — с раздельными делителями в цепи базы; в — с общим делителем; ё._

питание от двух источников.

рис. 8.7,а, в, г для температурной стабилизации исполь­ зуется отрицательная обратная связь по постоянному то­ ку. Температурная стабилизация в схеме рис. 8.7,6 осу­ ществляется при помощи резистора Я3, величина которо­ го выбирается достаточно большой (так, чтобы падение напряжения на нем составляло примерно 0,5£к). Регу­ лируя величину Яз (а также Яі и К2), добиваются задан­ ной температурной стабильности коэффициента усиле­ ния УПЧ. Все схемы рис. 8.7 обеспечивают примерно такую же температурную стабилизацию, что и схемы рис. 8 .6 . В частном случае при числе транзисторов пт= 2 схемы рис. 8.7 широко используются в УПЧ на каскодных включениях.

Цепь база — эмиттер

Наиболее простым способом питания участка база — эмиттер является подача исходного напряжения смеще­ ния в цепь базы через гасящий резистор Яs от общего источника питания Ёк (рис. 8 .8 ,а, б, в). Схемы содержат

тельная обратная связь по напряжению на промежуточ­ ной частоте, что уменьшает коэффициент усиления кас­ када, но улучшает его стабильность. При сравнительно больших Яф схемы рис. 8 .8 ,г, д, е обеспечивают лучшую температурную стабильность по сравнению с другими схемами. Сопротивление резистора Яа и емкости конден­ саторов Cf> и Ср вычисляются по формулам:

29Q