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

4Q

S.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕЖКАСКАДНЫХ ЦЕПЕЙ

Межкаскадиые цепи в УПЧ в общем случае выпол­ няют следующие три основные функции:

—передача энергии сигнала от усилительного при­ бора каскада к его нагрузке или усилительному прибору следующего каскада;

—обеспечение заданной полосы пропускания, а при необходимости и заданных частотно-избирательных

свойств;

—согласование усилительного прибора с нагрузкой

сцелью получения максимального усиления.

В реальных УПЧ межкаскадная цепь может реали­ зовать лишь часть указанных функций.

Межкаскадная цепь может выполнять и некоторые другие функции. Например, в транзисторных УПЧ с ней­ трализацией внутренней обратной связи она обеспечива­ ет противофазность напряжения, подаваемого в цепь нейтрализации, и напряжения паразитной обратной свя­ зи. Через элементы межкаскадных цепей в схемах УПЧ подаются постоянные напряжения питания на электроды усилительных приборов. В подавляющем большинстве каскадов УПЧ различного назначения применяют четы­ ре основных типа межкаскадных цепей:

— апериодические (резисторные) межкаскадные цепи, представляющие собой соединение резисторов и конденсаторов;

—одноконтурные, состоящие из одного LC колеба­ тельного контура;

—двухконтурные, включающие в себя систему из

двух связанных колебательных контуров (двухконтур­ ный полосовой фильтр);

— сложные межкаскадные цепи, состоящие из не­ скольких (больше двух) колебательных контуров или из специальных фильтров: электромеханических, пьезокера­ мических и других типов фильтров.

42

Название УПЧ и его каскадов обычно определяется типом межкаскадной цепи: «одноконтурные», «двухкон­ турные», «комбинированные с одноконтурными и двух­ контурными каскадами» и др.

Подключение усилительных приборов и нагрузки к межкаскадной цепи приводит к изменению всех ее ха­ рактеристик. Свойства межкаскадной цепи необходимо оценивать с учетом активных и реактивных проводимо­ стей, вносимых усилительными приборами. Такую меж­ каскадную цепь принято называть эквивалентной меж­ каскадной цепью.

В данной главе рассматриваются свойства и харак­ теристики этих цепей.

3.2. АПЕРИОДИЧЕСКИЕ МЕЖКАСКАДНЫЕ ЦЕПИ

Этот вид межкаскадных цепей используется в усилительных кас­ кадах УПЧ с ФСИ при невысоких (до нескольких единиц мегагерц) промежуточных частотах.

Примеры схем каскадов показаны на рис. 3.1.

Через резисторы Ra, RK, R с подается напряжение питания соот­ ветственно на анод, коллектор и сток. Переменная составляющая тока выходной цепи усилительного прибора образует на этих рези­ сторах падение напряжения полезного сигнала, которое через разде­ лительный конденсатор СР подается на вход усилительного прибора следующего каскада. Через резисторы Rg, R2, R3 и R3 на управляю­ щую сетку (базу и затвор) подается напряжение смещения. Схемы рис. 3.1 для переменных составляющих тока и напряжений могут быть заменены одной обобщенной (рис. 3.2,а), а с учетом упрощен­ ных эквивалентных схем рис. 2.4,в — одной эквивалентной схемой, показанной на рис. 3.2,6. Здесь: Ri — обобщенное обозначение рези­ сторов Ra, RK, Rc; Rt — резисторов Rg, R2R3KR2 + R 3) и R3\ Cm —

емкость монтажа; £ і1с, Сцс — входная проводимость и емкость уси­ лительного прибора следующего каскада.

Сопротивление резистора Ri в каскадах на электронных лампах и униполярных транзисторах редко превышает 1—2 моя. Для бипо­

В этом случае напряжение гг/с меньше и, не более, чем на 10%, что позволяет не учитывать влияние Ср в эквивалентной схеме, которая принимает вид, показанный на рис. 3.2s, причем

Сэ= С22+ Си с-{-Cm, ga = g22-{- (\/Ri) -{-guc-{- (1/Rl) ■

В общем случае усилитель может содержать п каскадов Коэффи­ циенты усиления по напряжению [9]:

43

Рис. 3.1. Межкаскадные цепи резисторных каскадов:

44

- ления на краях полосы пропускания

В этом случае коэффициент усиления по напряжению на промежуточ­ ной частоте

2_ Пп АК у і 2

где АСе= |(/2і |/2лПпСэ— единичное усиление.

Рис. 3.2. Обобщенная (а), эквивалентная (б) и приведенная (в) схемы каскада резисторного усилителя и его частотная характери­ стика (г).

45

В узкополосных УПЧ возможны случаи, когда проводимость gam меньше суммы проводимостей g 22+ g n c + VRi или незначительно пре­ вышает ее. При этом сопротивление резистора Ri, рассчитанное по формуле (3.8), принимает -отрицательное или слишком большое поло­ жительное значение. В последнем случае потребуется источник пита­ ния с нежелательно высоким напряжением. Физический случай R i < О означает, что сумма проводимостей g 2 2 + giic + 1/Ri велика и нерав­ номерность усиления не превышает допустимого значения даже при Ri — oo. Величину сопротивления резистора R , в подобных случаях выбирают из условия обеспечения необходимого режима питания уси­ лительного прибора при заданном напряжении источника питания

3.3. ОДНОКОНТУРНЫЕ МЕЖКАСКАДНЫЕ ЦЕПИ

Одноконтурные межкаскадные цепи являются наибо­ лее распространенными в УПЧ. В усилителях на элек­ тронных лампах и полевых транзисторах, а также в УПЧ на биполярных транзисторах с общим эмиттером или каскодных соединениях типа общий эмиттер — об­ щая база и общий эмиттер — общий эмиттер использует­ ся параллельное подключение к контуру усилительного прибора и нагрузки (усилительного прибора следующего каскада). В широкополосных усилителях с общей базой и каскодных соединениях общая база — общая база и общая база — общий эмиттер находит применение также последовательное включение в контур входной цепи транзистора следующего каскада.

В ламповых усилителях обычным является непосред­ ственное (полное) включение контура в анодную цепь лампы каскада и в сеточную цепь лампы следующего каскада (рис, 3.3,а). Лишь в тех случаях, когда внутрен­ няя обратная связь лампы приводит к неустойчивой ра­ боте каскада или при избыточности усиления, приме­ няется автотрансформаторное включение контура в анод­ ную цепь и непосредственное — в сеточную (рис. 3.3,6).

Эти же способы включения используются в усилителяд па полевых транзисторах рис. 3.4. Наиболее часто встречающиеся способы включения колебательного кон­ тура в УПЧ на биполярных транзисторах показаны па рис. 3.5. Неполное включение здесь делается по двум причинам: во-первых, для уменьшения шунтирующего

.46

действия па колебательный контур выходной проводи­ мости предыдущего транзистора и особенно входной проводимости транзистора следующего каскада, во-вто­ рых, для согласования этих проводимостей с целью по­ лучения максимального усиления. Возможные схемы

включения параллельного контура в обобщенном каска­ де одноконтурного УПЧ сведены в табл. 3.1. Аналогич­ ные схемы каскадов с последовательным включением в контур усилительного прибора следующего каскада приведены в табл. 3.2.

Выбор той или иной схемы определяется конкретны­ ми конструктивными и технологическими требованиями, особенностями питания усилительных приборов и т. гі. Степень включения колебательного контура в схему кас­ када характеризуется коэффициентами трансформации

mi = Ui/uK, mi— üicluK.

47

f

Рис. 3.5. Каскад одноконтурного усилителя на биполярных транзи­ сторах с двойным автотрансформаторным (а), с автотрансформатор­ но-трансформаторным (б), с автотрансформаторно-емкостным вклю­ чением контура (а).

Величины mi и тг не превышают единицы. Кроме того, у схем с обратным автотрансформаторным и обратным емкостным включением они связаны соотношением

Значения т* и mi находятся в результате электрического расчета УПЧ.

48

Трансформаторная—автотрансфор­

маторная

ЭVІ І Л І Г

Трансформаторно-емкостная

Й г Т т ^

Hу * i*^ --U l C

0