книги из ГПНТБ / Шапиро Д.Н. Основы теории и расчета усилителей высокой частоты на транзисторах

при р -> 1,- независимо от к, DMUH.h будет беспредельно возра­

дополнительно ограничивают полосу пропускания реального уси­ лителя по сравнению с усилителем на идеальных трансформа­

оказываются приемлемыми. Но этот вопрос будет освещён более детально в следующем параграфе.

3.2. Резонансный усилитель с последовательным включением органа настройки в колебательный контур

Особенность схемы рис. 3.1а, как уже было указано в пар. 3.1, в том, что орган настройки включён параллельно элементам свя­ зи контура с усилительными приборами. Переход от усилителей с идеальными трансформаторами, рассмотренных во второй гла­ ве, к реальным усилителям было проще осуществить в случае такого включения. Однако оно является не единственно возмож­ ным. Например, в схеме рис. 3.5а орган настройки (точнее под­ стройки) выполнен так, что при этом процессе изменяется связь контура с последующим усилительным прибором. Строгий ана­ лиз в этом случае очень затруднён. Но если положение сердеч­ ника изменяет главным образом индуктивность верхней части катушки L, а катушка L\ связана более сильно с нижней частью L, то можно без большой ошибки считать, что орган настройки включён последовательно с элементами связи контура с усили­ тельными приборами и не изменяет связей. В этом случае экви­

симые сопротивления, вносимые со стороны У22 и 7ц, a I s и RK— собственные сопротивления контура при Уц = Т22 = 0.

Так как мы предполагаем, что настройка не влияет на связи, то можно утверждать, что при настройке всего усилителя по

149

Рис. 3.5. Контур резонансного усилителя с последовательным включением органа настройки (а) и соответствующий эквивалентный контур (б)

Результаты анализа, выполненного во второй главе, не могут быть использованы в данном случае непосредственно. Чтобы выяснить основные зависимости, обратимся к рис. 3.6, на кото­ ром представлены три возможных случая связи внешней прово­ димости Ye = g e +>6в с колебательным контуром, аналогичные

случаям рис. 3.2.

Рис. 3.6. Колебательные контуры с последовательным включением органа на­ стройки, связанные с внешней проводимостью ёмкостной ( a ) t трансформатор­ ной (б), автотрансформаторной (в) связью

Все три схемы рис. 3.6 могут . быть представлены в общем виде рис. 3.7а. Реактивный четырёхполюсник связи, лежащий между точками 1 — 1 и 2 — 2, удобно здесь характеризовать

матрицей а-параметров (3.56). ZK= RK-f i Хк представляет собой сопротивление части колебательного контура, лежащей правее

2 — 2.

150

+ \ Х выХ (рис. 3.76).

Рис. 3.7. Общие эквивалентные схемы контуров рис. 3.6

В приложении 5 показано, что аналогично включению органа настройки параллельно в контур, при точной настройке в резо­ нанс эквивалентного колебательного контура рис. 3.6, т. е. при

быть обеспечена лишь приближённая настройка указанной цепи, причём для этого необходимо выполнить то же условие (3.24)

D > DmUh,

что и при параллельном включении органа настройки.

Однако параметр D в этом случае определяется несколько

151

Для схем рис. 3.6, как и для схем рис. 3.2, значение пара­ метра D не должно падать ниже величины D Muh. h, так как это приведёт к \h\ < hMUH, где h в зависимости от вида связи имеет

то же значение, что в (3.31) и (3.47). Однако в данном случае независимо от вида связи

где — полное активное сопротивление, р — характеристиче­

ское сопротивление, Ск — полная ёмкость и ДF — полоса про­ пускания эквивалентного контура.

Из последних двух выражений следует, что для схемы рис. ,3.5а сохраняют силу (3.2), (3.6) и (3.8). Это значит, что и при последовательном включении органа настройки можно совмест­ но выбрать Ск и один из коэффициентов включения при помощи (3.8), а затем найти второй коэффициент включения при помо­ щи (3.2) или (3.6).

Из (3.77) можно заключить, что сохраняют силу выражения для КРшвх и т\к, найденные для усилителя с идеальными транс­

форматорами. Действительно, если предположить, что в схеме рис. 3.5а контур связан слева не с выходом предыдущего уси­ лительного прибора, а с генератором усиливаемых колебаний, т. е. является входным контуром усилителя, то на основании схе­ мы рис. 3.56 можно будет написать для мощности на входе пер­ вого усилительного прибора

Так как

152

то после несложных преобразований (3.80) приводится к (2.11). Для кпд контура рис. 3.56 можно написать

Но для контура г-той ступени усилителя согласно (3.77):

так что (3.84) преобразуется в (2.18). Для последнего контура получим (2.19).

Сказанное позволяет утверждать, что соображения во второй4 главе о связи коэффициентов А с рабочим усилением мощности,, коэффициентом шума и выходной мощностью усилителя тоже сохраняют силу при последовательном включении органа на­

стройки.

Параметры элементов контура по данным р и Ск в схемах рис. 3.6 можно рассчитывать по тем же формулам, что и в схе­ мах рис. 3.2 со следующими, однако, оговорками.

В случае ёмкостной связи (рис. 3.6а) в (3.34) и (3.35) надо считать а = 0. Вместо переменной индуктивности может быть сделана переменной ёмкость С2; тогда (3.35) определит номи­ нальное значение этой ёмкости на данной частоте.

В случае трансформаторной связи (рис. 3.66) L в (3.50) сле­ дует заменить L* + LH, а к в (3.51) — эффективным коэффици­ ентом связи ка между Li и L* 4- LH, определяемым как

155

При автотрансформаторной связи (рис. З.бв) Ь2 в (3.72) сле­ дует заменить L2+ LH, а к в (3.51) — эффективным коэффици­ ентом связи кэ между Lj и I 2 + LH, определяемым как

где к — действительный коэффициент связи между Lx и С2 .

Отношениями LJL* и L j b l нужно при расчётах задаваться. Определим приемлемость различных комбинаций А в р .

Из сказанного в настоящем и предыдущем параграфах можно

усилительного прибора могут быть различными. Кроме того,

учитывая, что параметр h в зависимости от знака Ья и вида связи может быть как положительным, так и отрицательным,

автотрансформаторную связь со входом последующего триода;

154

поэтому выбираем ёмкостную связь. Настраивать будем подвиж­ ным сердечником катушки; орган настройки нужно при этом считать включённым в контур параллельно.

Согласно приложению 1 на данной частоте у П411А: tg ?u = “ 2,1; tg v22 = 5.

Будем считать связь с предшествующим триодом при опре­ делении h2 автотрансформаторной. Зададимся hl3 = 6, Л2, = — 8. Тогда согласно (3.42) oF <0,185, что нас устраивает. Согласно

(3.40) получим DMUH_hi = 3 ,6 , а согласно (3.36) D! = 3,9. Отсюда

заключаем, что выбранная комбинация А и р приемлема. Не­ трудно,' однако, видеть, что при AF = 10 Мгц (oF = 0,2) эта комбинация оказалась бы неприемлемой и нам пришлось бы

Ки 1Ла*|-

Сопоставляя соответствующие выражения, видим, что при

последовательном включении органа настройки в колебательный контур условие D > DMM оказывается, как правило, более жёст­ ким, а условие D > DMuH.h— не менее жёстким, чем при парал­ лельном включении1*. Поэтому при расчёте узкополосных уси­ лителей, в которых оба эти условия без труда выполняются, можно независимо от способа включения органа настройки поль­

тируя широкополосные усилители, в которых указанные условия

может оказаться более выгодным. Наиболее широкая полоса

прибора трансформаторной или автотрансформаторной, обеспечив

1.

Выше была дана и проиллюстрирована примером методика проверки приемлемости выбранной комбинации А и р при задан­ ной полосе пропускания. Однако при проектировании бывает важно знать предельные возможности; в частности, какова мак­

вательного включения органа настройки в контур при М > МкР и одинаковых оF и связях во всех ступенях усилителя дан в

•) Исключение составляет лишь ёмкостная связь при больших значениях а.

155

предполагается ёмкостная, а в табл.. 3.2 — трансформаторная связь с входной цепью последующего усилительного прибора. Табл. 3.2 можно пользоваться и в случае автотрансформаторной

лучить при отказе от этого дополнительного условия. Естест­

О б щ и й п о р я д о к п о л ь з о в а н и я о б е и м и т а б л и ц а м и следующий.

Сравнив величину dl3 с ( Y М — l) DMUH, определяем, с каким

часть таблицы). По всем формулам, относящимся к данному

156

В формулах для bFMaKc.2 табл. 3.2 в столбце 2 при опреде­ лении к' принимаем h = hl3 , а в столбцах 3 и 6 находим к' методом последовательного приближения, как указано в прило­ жении 6 в связи с (По.78) и (П3.87) соответственно.

При автотрансформаторной связи с последующим усилитель­ ным прибором в случае I, определяя вариант и величину

^Рмакс.1 в варианте 1.1, вместо к*г используем величину (пр)* , которую найдём по кривым рис. 3.4, исходя из /с* и —

—'V'SmISii ■

Вслучае II табл. 3.2 при определении варианта и величины

вместо д1з. В столбцах 3 и 6 пользуемся методом последова­

ставив его в соответствующие формулы вместо к' , находим

построить можно, но нельзя получить Ai —■А2. В таких случаях интересно знать, насколько можно приблизиться в этому ра­ венству. Анализ показызает, что наилучшее приближение обес­ печивается, если положить р2 — 1 и далее:

157