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

—! непостоянство эмиссии катода,

— нестабильность распределения электронного потока между электродами, имеющими положительный потенциал по отношению

ккатоду,

—наведение шумовых токов в цепи управляющей сетки лампы из-за инерционности электронного потока.

Первые два источника шумов на схеме представляются шумо­ вым сопротивлением

— пентоды,

где I а, lg2 — анодный и экранный токи лампы в рабочей точке. Ве­ личина Лш = 200-ь300 ом у триодов и /?ш = 7004-1 500 ом у пентодов. Наведенные шумы описываются генератором тока, квадрат дей­ ствующего значения которого равен

мы; t№—относительная шумовая температура наведенных шумов tB = = 3 -4-5. Величины R m и tu являются параметрами ламп и приводятся в справочниках.

Причинами внутренних шумов биполярных транзисторов явля­ ются:

—1 тепловые шумы распределенного активного сопротивления ба­ зы, эмиттера и коллектора;

—флюктуации эмиттерного и коллекторного токов (дробовые шумы);

—нестабильность перераспределения токов между электродами транзистора.

Приближенная оценка шумовых свойств транзисторов (в схеме рис. 2.5) осуществляется [37]:

—шумовым сопротивлением

Р— __ 0 9

*“ “ 2kT I К2 112*

— относительной шумовой температурой входной проводимости

2.4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП ДЛЯ УПЧ

Отечественная электровакуумная промышленность выпускает широкий ассортимент электронных ламп, специально предназначенных для работы в УПЧ. При

30

выборе электронных ламп для УПЧ можно руководст­ воваться следующими общими рекомендациями:

1. В обычных каскадах усиления применяются лам­ пы серии «Ж», имеющие короткую характеристику, на­ пример: 6Ж1П, 6Ж9П и др. В регулируемых каскадах системы АРУ— лампы с удлиненной характеристикой серии «К», например: 6К4П, 6К13П и др.

2. Для узкополосных усилителей выбираются пенто­ ды, способные дать наибольшее устойчивое усиление. Критерием при этом может служить величина S/Cag. Она должна быть возможно большей. Для широкопо­ лосных усилителей предпочтение отдается пентодам, обеспечивающим получение наибольшего усиления на каскад, т. е. имеющим большую величину отношения 5/(CgK+ CaK). Во входных малошумящих каскадах УПЧ применяют каскодное соединение двух триодов (общий катод — общая сетка). Для таких каскадов промышлен­ ность выпускает специальные типы ламп, например: 6Н14П, 6Н24П, 6Н28П, 6СЗП, 6С4П и др.

3. При выборе ламп необходимо учитывать пара­ метры источников питания и условия работы УПЧ (ме­ ханические воздействия, диапазон рабочих температур и т. п.), а также требования к продолжительности рабо­ ты без смены ламп, требования к габаритам, весу аппа­ ратуры, стоимости и др. После выбора типа ламп по справочникам определяются их параметры в типовом режиме на номинальной промежуточной частоте.

2.5. ВЫБОР ТИПА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ И СПОСОБА ИХ ВКЛЮЧЕНИЯ

Основными типами биполярных транзисторов для УПЧ являются маломощные высокочастотные германие­ вые (ГТ) и кремниевые (КТ) р-п-р и п-р-п транзисторы. Кремниевые транзисторы обычно применяются в тех случаях, когда УПЧ должен работать при температурах выше 60 °С.

В выходных каскадах УПЧ при необходимости полу­ чения значительной амплитуды напряжения усиливае­ мого сигнала, могут использоваться транзисторы сред­ ней, а иногда и большой мощности (табл. 2.1).

При определении типа биполярных транзисторов мо­ гут быть использованы следующие общие рекоменда­ ции;

31

Т а б л и ц а 2.1

Числовая маркировка биполярных транзисторов

Частота fs связана с другими предельными частотами биполярных транзисторв следующими формулами [29):

В последнем соотношении /г — в мегагерцах, fs— в гер­ цах, гбСк — в пикосекундах. Следует учитывать, что ча­ стота fs зависит от режима транзистора [35]

32

ления приводит к нарушению симметрии формы резо­ нансной кривой. Каскады, настроенные на частоту / р 2 > >/о, будут иметь меньшее усиление по сравнению с кас­

ориентировочно, исходя из заданных коэффициента уси­ ления по напряжению и полосы пропускания. Из двух

стает примерно пропорционально частоте fs, в УПЧ с не-

Рис. 2.7. Графики функции (2.14).

высокими fo не следует применять транзисторы, у кото­ рых /s3>/o- Может быть рекомендовано условие

/.<(3-s-10)f„. (2.16)

4. Предпочтение следует отдавать транзисторам, имеющим большие значения усилительного потенциала

Транзисторы как усилительные приборы могут быть использованы по одному в каждом каскаде. При этом они включаются по схеме с общим эмиттером или общей базой. Первая схема дает значительно больщее усиле-

34

иие, чем вторая, из-за меньшей входной проводимости. Однако усилитель с общим эмиттером часто работает неустойчиво из-за сравнительно глубокой внутренней обратной связи. Поэтому при высоких номинальных про­ межуточных частотах нередко отдают предпочтение кас­ кадам с общей базой, которые обычно работают устой­ чиво. Однако при использовании этих схем необходимо в 1,5—2 раза и более увеличивать число каскадов уси­ лителя. Поэтому более рациональным для повышения устойчивости и уменьшения числа каскадов усилителя является применение каскодных включений двух (обыч­ но однотипных) транзистров. На частотах до 1—5 Мгц (реже на более высоких частотах) целесообразно использование схем типа общий эмиттер — общий эмит­ тер, а на более высоких частотах — общий эмиттер — общая база.

Основными достоинствами каскодных схем является слабая внутренняя обратная связь и более высокий уси­ лительный потенциал. В связи с этим от каскодных уси­ лителей можно получить значительно большее устойчи­ вое усиление, чем ог схемы с общим эмиттером. Умень­ шаются также искажения формы резонансной кривой, улучшается стабильность основных качественных пока­ зателей усилителя. Каекодные усилительные приборы су­ щественно упрощают настройку усилителей вследствие слабой взаимозависимости настроек контуров соседних каскадов. Недостатком усилителей, использующих каскодное соединение, является их более высокая стои­ мость. Каекодные включения общая база—общий эмиттер и общая база — общая база не имеют каких-либо преи­ муществ перед включением общий эмиттер — общая база. Они применяются в УПЧ с последовательным включением входных цепей транзистора в колебатель­ ный контур при высоких значениях номинальной проме­ жуточной частоты (выше 30 Мгц).

В табл. 2.2 приведены формулы, связывающие ^-па­ раметры различных схем включения биполярных тран­ зисторов.

Способ определения активных и реактивных составляющих «/-па­ раметров транзистора с общим эмиттером зависңт от величины отно­ шения M s -

У. Область низких частот fo/fs = a s^ 0 ,l. Активные и емкостные составляющие «/-параметров практически не зависят от частоты. Про­

«/-Параметров [1, 1б], рассчитываются по известным низкочастотным значениям й-параметров:

ÉfllO=l /Ли, gl20= /il2gl!0, g210= A21gl10, g220= ^22--A2lgl20.

Их можно вычислить также по известным высокочастотным параме­ трам по обобщенной формуле.

При a ss£0,l

go = g — Go“s.

где go — низкочастотные значения проводимостей g110, gi2o, g 220: g — высокочастотные проводимости gn, g 12, g22 на частоте f;

с достаточной для практических целей точностью

y2l=g210, Сі1 = Сцо, С22=Ск + С220, Cl2=Cl20.

37

38

CH= CIIO1<P2(CIS)]2, C12= Ci20l[cp2(as)]2,

ектировании УПЧ иногда возникает необходимость перерасчета пара­ метров транзисторов с одной частоты fb asi= fi/fs на другую часто­ ту /2, а s2 =fzlfs, причем параметры на частоте / 1 и их низкочастотные значения известны.

Перерасчет выполняется по формулам

а g2— значение тех же проводимостей на частоте f2.

Емкостные составляющие и прямая проходная проводимость определяются выражениями:

»Сц2=Сіи(ф2(а<г)/«ра(ааі)]2,

Сг 2 2 = ( С 22і— С н ){((р2(а82)/ф2(а3і)]2+ С к ,

39