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

Введём следующие обозначения:

^/(2 + Rz = R%2

^к1 + -^1 = # SI

(3.115)

Т?/с2 ~Ь -^2 = R'22

R kI + Rl = Rsl

Рис. 3.10. Два взаимно-свя­ занных эквивалентных кон­ тура (а), первый эквива­

лентный контур с учётом сопротивлений, вносимых из второго (б), второй эквива­

лентный контур с учётом сопротивлений, вносимых из первого (в)

Известно, что

(3.116)

где s — параметр связи между эквивалентными контурами. Отсюда следует

где AFk2. ex— собственная полоса пропускания второго контура входной цепи, a &F3— полоса пропускания одного эквивалентного

171

Чтобы определить коэффициент усиления г-го усилительного прибора обратимся к (2.12) и (2.13). Из них для частоты на­ стройки усилителя легко получить

172

где

стройки усилителя.

Кпд пары контуров г-той ступени легко найти, обратившись опять к рис. 3.106

После несложных преобразований с учётом указанных ранее соотношений между различными сопротивлениями, а также то­

Кпд последней пары контуров тоже определяется (3.127), ко­ торое, однако, в этом случае целесообразно преобразовать иначе.

Написав очевидное равенство

и воспользовавшись указанными ранее соотношениями между сопротивлениями, а также тем, что для последней пары кон­ туров

173

Располагая (3.124), (3.125), (3.131) и (3.134), можно напи­ сать для искомого рабочего усиления всего усилителя, согласно (2.4), после элементарных сокращений

1=П

Введём теперь в (3.135) идеализированный обобщённый коэффициент устойчивости ступени Ку, определённый выраже­

это отношение входной проводимости ненагруженного двухкон­ турного фильтра (пары взаимно-связанных контуров) на ча­ стоте настройки к минимальному модулю его входной прово­ димости (напомним, что Yn и У22 мы относим к соответствующим контурам, образуя таким путём эквивалентные контуры). Отсю­ да ясно, что интересующая нас величина q совпадает с такой же величиной, введённой в рассмотрение в пар. 1.5, и определяется ф-лами (1.135).

Воспользовавшись (3.136) и считая коэффициенты устойчи­ вости всех п ступеней усилителя одинаковыми, без труда приве­

Из (3.139) следует, что при данном Ку рабочее усиление мощности изучаемого усилителя не з а в и с и т от выбора Л, и Л2 потому, что, оговорив равенство полос пропускания эквивалент­ ных контуров пары, мы сделали Ац и y4i. ,-+1 взаимно-независи-

174

мыми, а Аи 1 и Л2„ — независимыми от связи входного контура усилителя с генератором и связи его выходного контура с на­ грузкой. В результате можно изменять Л, и Л2 в каждой сту­ пени, независимо от всех других. Необходимо лишь обеспечить выполнение

нять Аи и A2i не изменяя Аг и Л2 в смежных ступенях, то, как

будет оставаться неизменным.

Если сделать связи во всех ступенях одинаковыми, что удоб­

Как видим, в довольно широких пределах изменения е вели­ чина e2q2 почти не изменяется, однако она всегда меньше еди­ ницы. Выбирая е=1-=-1,6, получим наибольший Кр с, который

всё же будет на (35а-40) % меньше, чем у ступени резонансного усилителя с тем же коэффициентом устойчивости.

С учётом (3.136) и (3.140) можно преобразовать (3.142) в

gugzi М

Это выражение аналогично (2.36). и в ряде случаев более удобно.

175

На основании изложенного приходим к выводу, что при. рас­ чёте исследуемого усилителя коэффициенты А х и А2 должны вы­ бираться, исходя не из (3.140), а из

где МРаС должно быть равно большей из следующих двух вели­

другого, то Мкр определяется как наименьшее из М, удовлетво­ ряющих (3.150).

Кр.с всегда можно определить из (3.143), подставив МРас вместо М. Коэффициент устойчивости при Мрас = Мкр > М автома­

тически окажется больше того, при котором определялось М, потому что увеличение связей усилительных приборов с кон­ турами ограничено в этом случае не соображениями устойчиво­ сти, а полосой пропускания, аналогично случаю М < Мкр в резо­

относительно М, Мкри Мрас, заключаем, что к изучаемому усили-

Обратимся теперь к полосе пропускания и её связи с А х и Л2.

Так как ДF3 определяется, как известно, необходимой общей полосой пропускания ступени и выбранным параметром связи е, то при помощи (3.145) и (3.146) можно найти, какими собствен­ ными полосами пропускания должны обладать оба контура па­

д/т

Д/7,

где ДFK, как и ранее, собственная полоса пропускания одного контура. Это ограначивает свободу выбора Л.

Если е= const, то согласно (3.140) уменьшение М сопровож­ дается 'уменьшением одного или одновременно обоих Л. Так как должно выполняться (3.147), то нельзя реализовать значе­ ния М, лежащие ниже некоторой границы. По аналогии с ре­ зонансным усилителем будем обозначать наименьшее реали­ зуемое значение М через Мопт. Из (3.140) и (3.147) следует, что

М

Д/7

Это выражение родственно (2.39). Заметим, однако, что они различаются тем, что в одноступенном р е з о н а н с н о м усили­ теле можно реализовать М < Мопт, хотя это невыгодно с точки зрения усиления, а в усилителе-с парами взаимно-связанных кон-

176

телю с двумя взаимно-связанными контурами полностью приме­ нимы соображения о выигрыше в усилении, который можно по­ лучить от нейтрализации и цепочечного включения усилитель­ ных приборов, изложенные в пар. 2 .2 .

Определим наибольшую полосу пропускания одного эквива­ лентного контура, которую можно получить в усилителе с оди­

Характеристические сопротивления первого и второго конту­ ров пары pj и р2 могут быть различны, но полосы пропускания их, согласно нашему исходному допущению, одинаковы; по­ этому на основании (П5.36) и (П5.38), подставляя параметры для соответствующего контура, можно написать

резонансного усилителя, можно ввести относительные полосы

сто оF величину 8P3 (l-j-s2), вместо М величину М/д2, вместо

Кр.с величину Хр.с/£2р2и вместо g-nlg^ — ёирРёччРч- Необходимо, однако, иметь при этом в виду, что в усилителе с парами

взаимно-связанных контуров мы располагаем большой свободой выбора видов связи контуров с усилительными приборами, мо­ жем обеспечить для обеих связей одинаковые знаки Ьв и ац , а поэтому, используя ёмкостную и индуктивную связи, принци­

178

шись к рис. 3.11 а, можно написать для полных ёмкостей пер­ вого и второго контуров:

Из этих выражений ясно, что схема принципиально реали­ зуема лишь при услозии, что

где индексами Б и М обозначены большая и меньшая из полных контурных ёмкостей. Отсюда следует, что необходимо

Рм e2Bf2

1 7 9

Так как в предельном случае равенства в (3.157) одна из двух ёмкостей Ci или С2 обращается в нуль, что ясно видно из (3.156), то схема рис. 3.11а вырождается в схему рис. 3.116, также яв­ ляющуюся предельным случаем, к которому стремится при уве­ личении разницы между pi и р2 схема с внутриёмкостной связью между контурами, изображённая на рис. 3.11в. Отсюда заклю­

2я&рэ(1 + е2) £1 1 “ Pi (1 + А ).

Справедливы также методы расчёта элементов связи контуров с усилительными приборами, исходя из р, Ск, Ьк , к и метод про­ верки приемлемости различных комбинаций А и р , изложенные в пар. 3.2 для схем'ы с последовательным включением органа на­ стройки. Всюду, однако, нужно заменить AF на ДЕя(1+ е2).

В заключение параграфа укажем, что если бы мы предпола­ гали параллельное включение органов подстройки колебатель­ ных контуров и элементов связи, то в части, касающейся коэффи­ циента усиления, реализуемости различных значений М и сов­ местного выбора Ск и р, мы пришли бы к тем же выводам. Для D получили бы вместо (3.120) выражение

Наконец, сохранили бы силу все соображения по ограниче­ нию полосы пропускания и приемлемости различных комбина­ цией А и р , относящиеся к резонансному усилителю с параллель­ ным включением органа настройки, опять-таки с заменой 6F на

ЬР.{ 1 + е2).

3.4. Усилитель с фильтром сосредоточенной избирательности

Рассмотрим ещё один практически очень важный вариант усилителя — усилитель с фильтром сосредоточенной избиратель­ ности (ФСИ).

180