книги из ГПНТБ / Федорцов Б.Ф. Усилители радиосигналов
.pdfТак как К06Щ—заданная величина, то коэффициент усиле ния, приходящийся на один каскад,
|
/ |
" |
____________ |
А ' |
(10.4) |
|
I |
- | / |
7Г~ f ~ . |
||
|
ч |
|
|
‘ ' V »(«) |
|
Этот |
коэффициент усиления должен быть меньше устойчивого, |
||||
j. е. |
/Ci < ^CiycT* |
|
|
|
|
в) Коэффициент прямоугольности усилителя
Из уравнения резонансной кривой усилителя можно найти полосы пропускания на уровне 0,7 и 6 ,1 . Действительно, для уровня 0,7
|
1 |
|
1 |
|
|
1/ ! |
общ |
Г 2 |
|
|
dbl/o |
|
|
|
и для уровня 0 ,1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 0 ' |
|
|
/ |
Д/Ч1 \ 2 |
|
|
|
rf»i/o |
|
|
|
Отсюда можно найти: |
|
|
|
|
Д^о&ц |
1 К 2 1 , |
ДД0,1 • |
<W„ l / / 10*- -1 |
|
Тогда коэффициент прямоугольности на уровне 0,1 |
|
|||
|
ДД0,1 |
V / 4 0 * - 1 |
(10.5) |
|
|
пО ,1 |
|
|
|
|
Кп< |
|
|
|
" W общ~ |
У /2—1 |
|
По аналогии для коэффициента прямоугольности на уровне 0,01
0,01 |
0,01 |
У |
/ Гоо2- 1 |
( 10.6) |
АГпо(| |
\ р |
|
|
|
|
1 о^и |
У |
/ 2 - |
|
|
|
|
Из ( 1 0 .5 ) и (1 0 .6 ) следует, что коэффициент прямоугольности зависит только от числа каскадов п. Величины ATno,i и АДо.о! табулированы.
80
2. Многокаскадный усилитель с одноконтурными каскадами, настроенными на две частоты (схема 2-го типа)
Если полоса |
пропускания |
усилителя достаточно |
широка |
|
(больше 4—’5 |
Мгц), требуется |
большое усиление (больше 105) |
||
и требования |
по |
избирательности достаточно жестки |
(Кп< |
< 2 ,5 -5—3,0), то в ряде случаев рационально использовать усили тель с парами взаимно-расстроенных^каскадов.. Блок-схема уси лителя представлена на рис. 38.
fo/'fo |
f„2 >h |
fo3>fo |
foM<fo |
|
f e t — * ----------------------------------------------------------------------- |
|
|
* ----------------------------- |
.— |
fo2--------------------- |
*--------------- |
*------------------------------------- |
|
*--- |
Рис. 38.
Элементарной ячейкой такого усилителя является пара кас кадов с взаимно-расстроенными контурами. Если каскадов п,
п
то nap -g-.
а) Уравнение резонансной кривой нары каскадов и усилителя в целом
Характерной особенностью этого типа усилителя является то, что при определенной расстройке полоса пары каскадов шире полосы каждого из каскадов, входящих в пару. В самом делет
>’i (/) |
|
_____ 1 _ ___ |
|
|
V 1 + (ч+%)2 ’ |
||
|
|
||
У* (/) |
|
_ . |
1 |
|
|
|
|
Расстройка характеризуется |
величиной |
|
|
Sj |
2 Д/Р |
/ой |
)oi |
dai |
f^dai |
f§do,\ |
|
Эквивалентное затухание |
обоих |
каскадов пары одинаково:: |
|
(1Ъ\ - d-sj. |
|
|
|
6 Зак. 948. |
8t |
Образование результирующей резонансной кривой нары каскадов при различной величине расстройки показано на
Как указано выше, резонансная ■кривая пары каскадов получается перемножением ординат резонансных кривых каждого из каскадов пары:
У1if) У, ( / ) - |
1 |
|
( з 7 ,,)-'! [ И - |
|
|
[1 • |
|
|
_______________1 |
__________ |
|
V 1 “К ( 3 4“ т]1)2-}~('7 |
1] i) 2"K (3 + Tii)a (G— |
’ |
82
|
yl(/)y2(/) |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
lv - 2 3 * + 2 V + ° * - 2 ° V + V |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
(10.7) |
|
|
|
|
\ |
2 ^ ( 1 |
ЛД> |
(1 |
V )* |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Возможны три случая расстройки (см. рис. 39): TjjCl, гц^=1, |
||||||||||||
> 1. Практически |
используется |
случай tj1 --1. |
Тогда |
|
||||||||
|
|
|
|
Ух (/) У* (/); |
|
1 |
|
|
( 10.8) |
|||
|
|
|
|
I |
4+с |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Максимум |
резонансной |
|
кривой |
пары, |
имеющий |
место |
||||||
в точке |
о —0 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У ] ( /) Уй ( / ) Iмакс |
~2 " ■ |
|
|
|||||
При этом расстройка между каскадами 2Д/р—/оа—/м1=- |
||||||||||||
или расстройка |
от средней |
частоты |
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
|
|
4(1/о |
Л /уобщ |
|
-0-%Д/Г0бщФ(л). |
(10-9) |
|||
•Vp-- ' гГ rhi()dd\ --- о |
/0 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как ДТобщ^(п) |
АД, то при |
т|Г= 1 |
Д/рг- |
, т. е. |
гюло- |
|||||||
вине полосы одного каскада. |
|
|
|
|
^ |
|
||||||
Резонансная кривая пары каскадов в относительных едини |
||||||||||||
цах для случая V ---1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
.. |
|
|
ЗН (/) Уа (/) |
Т-4 + о* |
|
( 10. 10) |
|||||
|
у ,к ,р ы (/ |
|
У П / ) У Л / Ь , , КС |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для усилителя |
в целом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Уобщ ( / ) ' I У пары ( ./) |
|
| |
4+ а 4 |
|
( 10. 11) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В общем случае при %<1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
т |
_ |
УЛ/ТУЛ/) |
|
|
|
|
! |
ТС |
|
( 10. 12) |
||
>пары 0 1 - |
у Д / ) у Д / ) | м7 |
|
] |
344 - 2 з а (1 - - Т ] 1 2) Т - ( 1 + V ) 2 |
||||||||
|
|
|
|
акс |
|
|||||||
|
б) |
Затухание |
d3i |
и полоса пропускания ДД |
|
|||||||
|
|
|
|
одиночного |
каскада |
|
|
|||||
Найдем |
полосу |
пропускания усилителя на уровне 0,7 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Уобщ
4-КЗ4
S3
Решим |
это |
выражение |
относительно |
с. |
Тогда |
|
|
||||||
|
|
|
|
1_ |
|
|
|
1 2 , |
|
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
&F , |
|
I |
2 |
Г | |
4 - 4 . |
|
|
|
|||
Так |
как |
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
з . |
!Ц, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
/ 0 Й э1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
^AFоош- |
Л/7,общ |
|
|
|
|
|
^ р М л ) , (10,13) |
||||
|
«э1 |
—7---- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
/о3 |
|
|
|
| |
2 У |
1 |
4 |
1 |
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где М Л)——■— ■^ |
|
|
—функция, зависящая от числа кас- |
||||||||||
|
|
| 2 У |
У 4 - 1 |
|
кадов ** |
|
|
|
|
||||
Численные значения 4 (я) возрастают с ростом я. Обычно |
|||||||||||||
для М Л) используются табличные данные. |
|
|
|||||||||||
Полоса пропускания |
одиночного |
каскада |
|
|
|||||||||
|
|
AFX■-^81/0= |
^ ф ( л ) / о - Д / ?овш'Мя). |
(Ю.14) |
|||||||||
|
|
|
|
|
/о |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так |
как |
для схемы |
2-го |
типа |
при |
п —2, |
4 |
и. 6 функция |
|||||
'Ь(п)< 1 , то |
полоса |
каждого |
каскада |
уже |
общей |
полосы уси |
|||||||
лителя. При п~-8 , |
10 |
и более |
полоса |
каскада |
только немного |
||||||||
, превосходит полосу усилителя. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
в) Коэффициенты усиления—общий К0бщ |
и каскада К х |
||||||||||||
Коэффициент. усиления одного каскада |
К х— |
, а об- |
|||||||||||
щий коэффициент усиления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
K o ^ l K i V l y ^ n y A f ) ] макс2 |
г |
Р\Рч \1^211 |
' 1 ‘ |
|||||||||
|
|
С?э |
|
L 2 |
J |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
P i P i \ Y n \ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
dэ1 |
|
|
V 2 |
|
|
|
||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К,общ |
|
|
РхР2\Угх\ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
А р |
|
|
|
|
V 2 |
|
||||
|
|
|
2т:/0Сэ |
|
|
(Я ) |
|
|
|
||||
|
|
|
РхР-2. ! ^21 1 |
п |
' |
1 |
|
* |
|
|
(10.15) |
||
|
|
‘I'kC^AF 0gm |
|
у 2-Мл). |
|
®(Я) ’ |
|||||||
|
|
|
|
|
т- |
г/ |
PlP% \Y^l! |
« |
/ \ |
|
^десь |
Кп ---- |
4~L3i\r |
---- единичное фиктивное усиление, а ?(я) = |
||
_ |
|
общ |
|
|
\\ 2ф(я)]п —расчетная табулированная функция, которая для Усилителя 2-го типа имеет значительно меньшие численные Значения, чем в схеме 1-го типа. Поэтому, если считать, что Кл одинаково, то усилитель 2-го типа при одном и том же числе каскадов дает значительно большее усиление. Это является следствием того, что в усилителе 2 -го типа каждый каскад имеет значительно более узкую полосу и, следова тельно, большее усиление, чем в схеме 1 -го типа.
Коэффициент усиления одного каскада на средней частоте будет
К, |
X общ |
К '\х |
(10.16) |
|
®(п) |
||||
|
|
? (и) |
||
|
|
|
Этот коэффициент усиления Кх должен быть меньше устой чивого /С,ует.
г) Коэффициент прямоугольности усилителя
Из резонансной кривой усилителя можно определить полосы пропускания на уровне 0,7 и 0,1. Эти полосы найдутся из условий:
для уровня 0,7
А^обиА*
/б<*91 /
для уровня 0,1
4 - АХбщУ
.V /о^э! J
Отсюда можно найти
....
AFo6ui- ^ i / 0 | 2 | Г 4—1 , Л/у,
Тогда
1
"V2 ’
1
То. ’
г/,,/,,! 2 | V 10“ 1 .
AFp,1 |
V | 10*-1 |
(10.17) |
^п0,1 AFобш |
\ r i r - ----- |
|
|
У 1 4--1 |
|
*
85
По аналогии
|
' П — .." |
|
||
KiпО,Ш |
AFo.m \ |
| |
100*— 1 |
(10.18) |
лР |
п __ |
|||
|
U i обш |
|
||
|
V |
\ |
4—1 |
|
3. Понятие о многокаскадном усилителе с одноконтурными каскадами, настроенными на три частоты (схема 2-го типа)
При очень широкой относительной полосе усилителя (больше 7 —-8 Мгц), большом необходимом усилении (больше 1 0 б) и жестких требованиях к коэффициенту ирямоугольности
— 0 |
кг ~ |
0 |
|
|
|
/о2“/о |
/о1</() |
/оз>/о |
/оз>/о |
/oi</o |
/()2 —/о |
/ и ------------ ------- |
и--------------------------------— |
■X- |
|
||
/ог ---У |
|
|
|
|
|
/оз |
|
Рис. |
40. |
|
|
|
|
|
|
(Япо,1< 2 ,0 -е-2 ,5 ) рационально использовать'усилитель, построен ный по схеме с тройками взаимно-расстроенных каскадов. Блок-схема усилителя представлена на рис. 40.
При использовании троек затухание 1-го и 3-го каскадов одинаково: d3i— d9r, средний каскад, настроенный на частоту /0, имеет в два раза большее затухание: d9r~2d9\.
Рис. 41.
Резонансная кривая тройки взаимно-расстроенных каскадов изображена на рис. 41. Расстройка между крайними каскадами
характеризуется величиной |
(10.19) |
2 Д/р ~ / 03 / 01 ---7]j/0afsi, |
При критической расстройке провалы на результирующей
резонансной кривой исчезают. Это имеет место, |
если "'i1 = '']iKp;= |
УЗ. Тогда |
|
А/г = у ъ Ш - г ^ ~ f 0d 91 - |
* (л) = |
= - ^ Д / ф бщ6 («). |
(Ю.2 0 ) |
В остальном расчет ведется как и для обычной схемы 2-го типа..
4.Многокаскадный усилитель с каскадами, имеющими
внагрузке двухконтурный фильтр (схема 3-го типа)
В практике часто приходится сталкиваться со случаями,, когда от усилителя не требуется большое усиление (оно легко обеспечивается двумя--тремя каскадами), однако требования к коэффициенту прямоугольное.™ при этом очень жесткие (/(„<2,0-s~2,5). В таком случае лучшим но схеме является’уси литель с каскадами, имеющими' в нагрузке двухконтурные полосовые фильтры. В этом случае при малом числе каскадов число контуров в 2 раза превышает число каскадов и избира тельность высокая. Блок-схема ссилнтеля представлена на рис. 42.
Рис. 42.
В рассматриваемом случае элементарной ячейкой по изби рательности являются два контура в нагрузке каждой лампы. Здесь вместо расстройки д, должен пониматься параметр связи между контурами
А’ св
^^cbQbI дБ1.
Затухание обоих контуров, чтобы резонансная кривая была симметрична, должно быть одинаковым: d3\ ~ d ^ Возникающие в системе сильно связанных контуров так называемые частоты связи-
А |
____ |
_/о_ |
1 |
—hCB |
/ 0 1 |
! 1 -М’св |
87
г
аналогичны частотам расстроенных каскадов в предыдущей схеме с парами взаимно-расстроенных каскадов:.
|
2 Л/р |
/оз /i01 |
|
|
|
f 4 |
э1 |
/о^э! |
|
1 |
1 |
|
|
|
d3\ V I V |
1 { |
kc |
1 |
~2 |
или |
|
|
|
|
|
r!i: |
b |
- - T | . |
|
/ |
(l3\ |
|
||
|
|
|||
|
|
|
Тогда upи анализе этой системы можно использовать полу ченные ранее выражения.
а) Уравнения резонансной кривой каскада и усилителя
Используя полученное ранее выражение (5.44) резонансной кривой для усилителя с двухконтурным фильтром в нагрузке или выражение ( 1 0 .1 2 ) для пары взаимно-расстроенных каска дов, в котором заменим rtj на т] и имея в виду, что vp-l, для ■одного каскада
Уг(/) = |
|
2 |
f |
( 10.21) |
|
|
4J-3V |
Для всего усилителя, имеющего п каскадов, получим .
УобщЫУП/)]" ( 10.22)
б) Затухание d3l и полоса пропускания Л/7, одиночного каскада
Решим уравнение резонансной кривой относительно а. Полоса на уровне 0,7:
Уобщ~~
\ / |
п _ |
" |
5 - I 2 | |
у 2 |
1 . |
88
Тогда, |
так |
как |
|
|
Д^общ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
/п^э1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CU1 |
Afgfim |
|
^/"общ |
|
|
|
i |
|
л |
Г |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
—^-S-'Ня), (10.23) |
|||||||||||
f(P |
|
|
f, |
|
|
|
V-7f“ |
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
2 |
1 |
|
To |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
I |
| 2 - |
|
|
|
|
|
|||
где 'Ия)-'"'------j - ; . -— |
...-. г.— |
— некоторая |
функция |
числа |
каска- |
|||||||||||
|
( 2 | |
|
| 2 1 |
|
Д0В ,Л |
|
|
|
|
|
|
|||||
Совершенно |
очевидно, |
что |
один |
контур |
изолированно |
не |
||||||||||
существует. |
Поэтому |
реально |
мы |
не |
можем |
измерить |
его |
|||||||||
полосу. |
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
одного |
каскада |
|
Для системы связанных контуров полоса |
|
|||||||||||||||
при критической |
связи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
А/у |
|
ы |
|
dal |
-/о |
|
2 ^э |
|
2rf3i/0 |
|
|
|||
|
|
|
Г 2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A/у |
|
■2 LFf ^ |
-V(Л) /о- |
2 AFo6lIl6 (я). |
(10.24) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
/о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й) Коэффициенты усиления—общий АГобш и каскада Кщ, |
||||||||||||||||
Коэффициент |
усиления |
одного каскада на |
основании (5.46) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
^ |
... __J_ |
|
PxP*\Y n\ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 ' 1 ; V |
1 Д, , ( / , 2 |
' |
|
|
|
|
||||
При т] |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f f |
|
1 |
Р\Рч, i 1^91; |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
| |
<}«(}„, • |
|
|
|
|
|
|
Обычно берется критическая связь •*]—1 и равные по зату |
||||||||||||||||
ханию контуры de\----(i9i. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Оэ1 |
A . L |
- |
2-;„СщК, |
|
С , - — |
- '2-i„Ca,dai |
|
|
||||||||
|
Р э 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р э 2 |
|
|
|
|
|
|
и величина общего |
коэффициента усиления будет |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
l' |
|
_ |
_1 |
|
|
Р\р2^ ail |
_ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
°вЩ~ . 2 |
2 ~ / 0 ] C ^ d a l |
|
|
|
|
|||||||
|
_____РхР» \ У*\ |
|
|
|
J |
|
Л"я |
(10.25) |
||||||||
~ |
CI--I |
I |
I ______ |
д Р |
|
2-И'я) |
? (я) ’ |
|||||||||
|
п |
Г ' |
“ “ |
общ |
|
|
||||||||||
|
2 |
я/ 0 |
| |
0 |
Э1 0 Э2 |
----1--- |
|
|
|
|
|
|
|
/о
89