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

В дальнейшем мы нигде не будем более говорить об этих по­ правках, полагая, что по усмотрению проектирующего они мо­ гут быть всегда внесены в расчёт.

е) Для различных ступеней усилителя могут быть приняты неодинаковые значения Кг

6. Апериодическую усилительную ступень на трансформато­ рах удобно рассчитывать, исходя из Ку, определённого для одной из цепочки таких ступеней так же, как в случае резонансного усилителя, следующего за одиночным колебательным контуром.

а) резонансной ступени, следующей за одиночным колеба­ тельным контуром или за ФСИ с одногорбой характеристикой выходной проводимости, а также для апериодической ступени

контуром или за ФСИ с одногорбой характеристикой выходной

201

ным контуром или за ФСИ с одногорбой характеристикой вы­ ходной проводимости,

d = К р . Ф = 1(Г0’,6\

где &о — собственное затухание ФСИ на частоте настройки в де­ цибелах;

з) ступени п. «ж», следующей за апериодической схемой,

d = KP. t lcos <рвж_ч ;

и) ступени п. «ж», следующей за парой взаимно-связанных контуров,

d — К р . ф Я•

8 . Коэффициент усиления по мощности последней п-й сту­ пени усилителя Кр.с.п. может быть найден так же, как коэф­ фициент усиления аналогичной срединной ступени (см. п. 7), но

с заменой множителя (1 + Аи)1{\ + Л . и i) другим множителем: а) для резонансной ступени

(1 + А л) (

ДРк_

1 + ^ 2л

где tiFK— собственная (конструктивная) полоса пропускания контура; ДК„ — необходимая полоса пропускания последней сту­ пени;

б) для ступени с парой взаимно-связанных контуров

где ДFK— собственная (конструктивная) полоса пропускания вы­ ходного контура пары; ДFa — необходимая полоса пропускания одного эквивалентного контура пары (входного контура с учё­ том реакции со стороны К22 последнего транзистора и выход­ ного контура с учётом реакции со стороны нагрузки);

в) для ступени с ФСИ

г) для апериодической трансформаторной ступени

202

9. В некоторых случаях коэффициент усиления, который можно получить от одной ступени, ограничивается не устойчи­ востью, а заданной шириной полосы пропускания, коэффициент же устойчивости автоматически получается больше заданного (см. пп. 15, 17, 20 и 22). Тогда вместо (4.10) удобнее пользовать­ ся формулой

где LFк-—собственная (конструктивная) полоса пропускания входного контура пары; AFa— необходимая полоса пропускания одного эквивалентного контура пары (входного контура с учё­ том реакции со стороны генератора и выходного контура с учё­ том реакции со стороны Кп первого транзистора);

в) для усилителя с ФСИ на входе

203

мать напряжение на нагрузке Uн, а под gn п+1 — активную со­

зисторов равны Yn и У22. В действительности эти проводимости из-за внутренней обратной связи (Ki2¥=0) могут существенно отличаться от Yu и У22, а поэтому действительные Кр.вх и КР.С могут столь же существенно отличаться от рассчитанных при помощи указанных выражений: они могут обращаться в нуль и даже становиться отрицательными (см. пар. 2.1). Следовательно, рассчитанные К р.вх и КР.С должны рассматриваться как услов­ ные. Тем не менее Кр.ус, Ки.ус, Ки.вх -и Ки.с, найденные при помощи условных КР. ех и К Р. с, с достаточной для практики точ­ ностью совпадают с действительными, если только К у' во всех ступенях усилителя достаточно близки к единице (см. пар. 2.1). Это определяет практическую ценность условных Кр.вх и К Р.Си позволяет пользоваться ими при расчётах.

205

14. Порядок расчёта каждой из ступеней усилителя в отдель­ ности зависит от типа данной, предшествующей и последующей ступени. В частности, расчёт ступени резонансного усилителя и полосового усилителя с парами взаимно-связанных контуров со­ стоит из трёх этапов (не считая расчёта элементов схемы пита­ ния, которым мы в настоящей работе не • занимаемся): выбора коэффициентов А\ и Л2; совместного выбора р и Ск — коэффи­ циентов включения колебательных контуров во входную и вы­ ходную цепи транзистора и полной ёмкости этих контуров; рас­ чёта параметров основных элементов схемы, исходя из выбран­ ных р и Ск (см. пар. 4.2 и 4.3). .

Для ступени с фильтром сосредоточенной избирательности, состоящим из обычных катушек и конденсаторов, кроме пере­ численных выше трёх этапов, нужно ещё предварительно рас­ считать сам фильтр, чтобы определить частоты среза / 1 и /г, необ­ ходимое число звеньев и коэффициент а, связывающий разность /г— /1 с полосой пропускания фильтра на уровне 0,707 — ДF (см. пар. 4.4). Порядок расчёта ступени с пьезокерамическим, электромеханическим и т. п. фильтром сосредоточенной избира­ тельности, параметры которого заданы и не могут быть изменены по нашему усмотрению, зависит от значения характеристиче­ ских проводимостей используемого фильтра, но расчёт тоже на­ чинается с выбора А ! и А2 (см. пар. 4.4).

Наиболее просто рассчитывать апериодический усилитель на трансформаторе: после выбора А г и А2 сразу же определяется коэффициент трансформации, индуктивность обмоток и величи­ ны дополнительных шунтирующих проводимостей (см. пар. 4.4).

4.2. Указания к расчёту отдельных ступеней резонансного усилителя

15. Коэффициенты А\ и А 2 любой из ступеней п-ступенного резонансного усилителя выбирают, исходя из следующих со­ ображений.

Для того, чтобы коэффициент устойчивости данной ступени был не меньше выбранного значения К у, должно выполняться условие

Для того чтобы полоса пропускания данного (t-ro) эквива­ лентного контура, т. е. входной цепи и i-той ступени, не пре-

206

вышала нужной величины AFh коэффициенты А% t и А\. ;+i долж­ ны удовлетворять условие

ответственно с генератором и нагрузкой. Эти величины могут выбираться в значительной степени произвольно. Чтобы избе­

в (4.24) было возможно более с л а б ы м . Если это совместимо с (4.26), то лучше иметь в (4.24) равенство..

В любой из цепочки одинаковых резонансных ступеней пере­ численные выше условия выполняются, если выбрать Л] и Лг

1 4 А хз

VМопт

2 0 7

где индексом з обозначены заданные значения, то при п= 1 (одноступенный усилитель)

востью, т. е. равенством в (4.24). Ах и А2 можно при этом одно­

транзисторов от их номинальных значений меньше влияют на ра­ боту усилителя. С последней точки зрения следует выбирать и А х и А2 больше некоторого значения Л,1ЦН> 1, даже если это умень­ шает усиление. Можно рекомендовать ориентировочно АМин= 3. Чтобы уточнить эту величину, следует обратиться к формулам, определяющим влияние отклонений £ц и g22 на К у, К р с, fo и AF

(см. п. 19).

2 0 8

Наименьший коэффициент шума (наибольшая чувствитель­

при этом коэффициент шума определяется ф-лой (2.107). Чтобы обеспечить наибольшую выходную мощность усилите­

Коэффициент включения контура предшествующей (г—1-й) ступени во входную цепь транзистора данной ступени — р и и

коэффициент включения контура данной ступени в выходную цепь транзистора этой же ступени— р 2(. связаны между собой

формулой

где р ,_ ,, рп ДЕ,_1 и ДFt — характеристические сопротивления контуров и нужные полосы пропускания соответствующих ступе­ ней. Если p(._j = Pi и Д.Е,-_1 = ДFh то

17. Не все комбинации коэффициентов А и р приемлемы. Для того, чтобы применяемые расчётные формулы были доста­ точно точны, чтобы при настройке всего усилителя по максимуму напряжения на выходе автоматически обеспечивалась достаточно точная настройка входных и выходных цепей всех транзисторов (это нужно для наибольшего усиления при данном К у) и чтобы отклонения Ьп и Ь22 от их номинальных значений не слишком сильно влияли на работу усилителя, для каждой из связей кон­ тура с транзистором должно выполняться условие

где D — параметр схемы, a DMUH и DMUHh— два минимально

допустимых значения этого параметра, найденные из разных ус­ ловий. DmUh рекомендуется принимать равным трём.

Параметр D и его минимально допустимое значение Dmuh д

зависят от ряда других параметров схемы. Вид этой зависимо­ сти определяется способом включения органа настройки (под­ стройки) контура. Если орган настройки включён последова­ тельно с теми элементами контура, которые связывают его с транзисторами (рис. 3.5а и 3.6), то

Если орган настройки включён параллельно с теми элемен­ тами контура, которые связывают его с транзисторами (см.

рис. 3.1а и 3.2), то

a DMUHh зависит от вида связи: при ёмкостной связи (рис. 3.2а)

при трансформаторной связи (рис. 3.26)