книги из ГПНТБ / Смогилев К.А. Радиоприемники сверхвысоких частот

Коэффициент усиления.

На рис. 3.34 представлена эквивалентная схема усилителя на триоде с заземленной сеткой.

Нагрузка усилителя подключается к участку сетка-анод лампы, а входной сигнал подается к участку сетка-катод от

генератора тока сигнала /с с внутренней проводимостью Кс.

Проводимость нагрузки усилителя (колебательный контур) с учетом действия следующей лампы:

проводимость между анодом и сеткой

проводимость между анодом и катодом

и проводимость участка сетка-катод (без учета шунтирующего действия нагрузки предыдущего каскада)

*\вх

111

Для определения коэффициента усиления необходимо уста­ новить связь между входным напряжением Om — UgK и вы­

ходным напряжением £Лых= Uag.Такая связь устанавливается, если написать уравнение для суммы токов в узле «а» и выра­ зить токи через соответствующие напряжения и проводимости.

Сумма токов в узле а (рис. 3.34)

Подставляя (3.39) и (3.40) в (3.38), получим:

stfgk - У.еOagvHUag- У,Ля+УА =о.

Разделив левую и правую части уравнения на Ugk, найдем:

тогда, в случае подключения входа следующего каскада ко всему контуру,

112

Следовательно,

IBX— SUgk-\-Ysk (Jgk + Kak Ugk— Fak Uag.

Отсюда входная проводимость:

где

К= Н ^-

Ц*

Следовательно, активная составляющая входной проводи­ мости усилителя с общей сеткой больше входной проводимо­ сти усилителя с общим катодом на величину крутизны лампы и равна:

Gв х ОС — - 5 - | - Gв х -

В случае, когда коэффициент усиления по напряжению достигает величины порядка 10, членом с Yak пренебрегать нельзя, так как его величина становится соизмеримой с вели­

проводимость (GBX= -n~) на порядок и более. Так, крутизна

составляющую входной проводимости рассматриваемой схемы можно считать равной

а активную составляющую входного сопротивления

^ ? 8 Х ОС *

114

Столь низкое входное сопротивление усилителя- с общей сеткой (для 6Ж1П /?вх о с 3 5 200 ом) объясняется наличием сильной параллельной отрицательной обратной связи по току.

При входном напряжении, равном Оах, во входной цепи

протекает ток, примерно равный анодному Ii = SOn (без учета дополнительных разветвлений ■— через Саки др.). По этому, даже без учета других составляющих входного тока,

входное сопротивление

оказывается очень низким.

Выходное сопротивление схемы с общей сеткой можно считать равным выходному сопротивлению лампы, т. е.

Явых о с == Явых-

Коэффициент усиления по мощности.

Коэффициент усиления по мощности связан с коэффициен­ том усиления по напряжению известным соотношением:

/у . _ *Р ВЫХ __ <I-/I ВЫХ- Явх = K , R ВХ

Ап — “ г ! — — ' Ur.

Для схемы с общей сеткой резонансный коэффициент уси­ ления по мощности

ЯР = Яо2 .вх о с Я Г

Если следующим каскадом является усилитель с общей сеткой на той же лампе, то сопротивление нагрузки рассмат­ риваемого усилителя

Я н ^ Я в х о с и КР= Ко2.

Если следующим каскадом является усилитель с общим катодом, то сопротивление нагрузки данного усилителя не больше входного сопротивления лампы следующего каскада

Я н « Явх-

115

можно сделать вывод, что при прочих равных условиях, коэф­ фициент усиления по мощности в схеме с общей сеткой в по­

и схемы с общим катодом при одинаковой нагрузке получи­ лась одинаковая мощность, необходимо обеспечить одинако­ вые токи ламп обеих схем. Последнее условие выполняется, если на сетках ламп обеспечены одинаковые напряжения.

Совершенно очевидно, что на большем входном сопротив­ лении заданное напряжение получим при меньшем значении входного тока и, следовательно, при меньшей входной мощности.

Последнее означает, что в схеме с большим входным со­ противлением коэффициент усиления по мощности получается большим.

§3.8. Устойчивость усилителя с общей сеткой

Вусилителе с общей сеткой, как уже отмечалось, дейст­ вуют две обратные связи. Одна — параллельная по напряже­

нию, осуществляется через емкость Сак, другая — параллель­

ная по току, осуществляется за счет общего для входной и выходной цепей анодного тока лампы.

Первая обратная связь может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от характера нагрузки, и

так же, как в случае схемы с общим катодом, обратная связь через емкость Cag может приводить к появлению отрицатель­ ной составляющей активной входной проводимости и, следо­ вательно, вызывать самовозбуждение усилителя.

Вторая обратная связь приводит к появлению дополнитель­ ной (по сравнению со схемой с общим катодом) положитель­ ной (если время, пролета электронов не вызывает заметного фазового сдвига) активной составляющей входной проводи­ мости, примерно равной крутизне лампы S, и способствует устойчивой работе усилителя, шунтируя входной колебатель­ ный контур.

116

Если сумма всех составляющих входной проводимости с учетом шунтирующего действия нагрузки предыдущего каскада окажется положительной, то усилитель будет рабо­ тать устойчиво. Определим условия, при которых усилитель независимо от знака расстройки будет работать устойчиво.

1

YM + Yn + Y u

Подставляя в (3.45) значения соответствующих величин и

полагая |/С|^> 1 , определим активную составляющую входной проводимости:

Величины 7?э и х э эквивалентного последовательного коле­

бательного контура изменяются в зависимости от расстройки

2Д /

Характер этого изменения показан на рис. 3.35. Ве­

личина Ra достигает максимума при резонансе ( / = /о"> <*= 0 ) и равна /?во, при этом составляющая 5 /?э GaK максимальна. Последний член выражения (3.47) становится отрицательным

при * < 0 и достигает максимума ||л:|тах= п р и а = ± 1 .

Для этого неблагоприятного случая, учитывая шунтирую­ щее действие нагрузки предыдущего каскада, активная состав­ ляющая проводимости которой GS1 подключена параллельно входу рассматриваемого усилителя, получим:

Gbxобщ —:G s i -(- 5 - j - Gax — S iR a o Gok— К ш Gak 5 / ? э0 .

,117

Так как нагрузка предыдущего каскада обычно согласова­

Нельзя допустить, чтобы усилитель приближался к грани­ це самовозбуждения.

Допустимым считают изменение общей входной проводимо­

вой части (3.48) должна составлять не более 10ч'20°/о от сум­ мы положительных членов. На основании последнего из (3.50)

118

Учитывая, что SReo = Kn, определим устойчивый коэффи­ циент усиления Н0 = КУ:

0,2 5

Л у <

G ak + \ ш С 5к

С запасом можно считать, что до частот в несколько сотен

Сравнивая выражения для коэффициента устойчивого уси­ ления схем с общим катодом и общей сеткой, можно заметить,

В схеме с заземленным катодом на той же лампе усили­ тель имеет /Су = 0,32.

§! 3.9. Коэффициент шума усилителя с общей сеткой

Обратная связь в усилителях в первом приближении (без учета статистической связи) не влияет на коэффициент шума. Действие обратной связи сказывается на изменении входной и выходной проводимостей, а их изменение одинаково влияет

как на величину сигнала, так и шума. Поэтому при введении обратной связи отношение сигнал/шум, а, следовательно, и

коэффициент шума остается неизменным. При введении об­ ратной связи изменяются только условия согласования выхо­

119