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

50

Если эти допущения и приведут к тому, что форма резонанс­ ной характеристики и коэффициент усиления нашего усилителя будут несколько отличаться от реальных, то они не могут сколь­ ко-нибудь существенно повлиять на зависимость этой формы и усиления от К у, что в данном случае является единственно важ­ ным.

С учётом первых двух допущений можно переписать общее выражение (1.109) применительно к рассматриваемому усили­ телю в виде

Произведение n\ m можно выразить через Kr Дей­

ствительно, на основании (1.104) можнонаписать для нашего случая

Ку 1^12 У2 (1.114)

-g«' "2.т

Наконец, учтя (1.116) и (1.118), отбросив постоянный мно­ житель, имеющий размерность напряжения, и введя обозначе­

ние — , как в (1.88), получим из (1.112) выражение

тогда как при Ку Ф 1 оно в общем случае должно отличаться от единицы. Это означает, что построенные указанным методом резонансные, характеристики являются не приведёнными и позволяют судить также об изменениях коэффициента усиления по напряжению' в зависимости от К у и ф.

ноступенного резонансного усилителя с входным контуром, построенные для пяти значений Ку и пяти значений ф. Если

где Af — отклонение рассматриваемой частоты f от /0; поэтому можно считать, что на этих рисунках по горизонтальной оси от­ ложена в некотором масштабе частота, и сравнивать между собой полосы пропускания и наклоны фазовых характеристик.

Из рис. 1.18 и 1.19 нетрудно заключить, что в общем случае уменьшение Ку вызывает:

1)изменение коэффициента усиления по напряжению;

2)изменение ширины полосы пропускания, отсчитанной на уровне 0,707 от пикового значения амплитудной характеристи­ ки (границы этой полосы отмечены на всех характеристиках

поперечными чёрточками);

3)изменение группового времени задерживания (наклона фазовой характеристики);

4)отклонение частоты настройки усилителя (средней часто­

52

5) появление асимметрии в амплитудной и фазовой харак­ теристиках.

Количественно перечисленные изменения характеризуются кривыми рис. 1.20—1.24, построенными на основе анализа ха­ рактеристик рис. 1.18—1.19. При перемене знака ф все измене­ ния остаются теми же, только отклонение частоты настройки и нарушение симметрии происходит в другую сторону (отрица-. тельных значений ф). Поэтому кривые рис. 1.20—1.24 охватьь вают значения ф, лежащие во всех четырёх квадрантах, и во всех случаях позволяют обоснованно выбрать допустимое з'на-- чение Ку в зависимости от требований, предъявляемых к уси­

обеспечив, однако, выполнение (1.99), то коэффициент усиления будет равен К и . о ■ Поэтому кривые рис. 1.20 прежде всего показывают, насколько действительный коэффициент усиления

Отсюда можно сделать очень важный вывод: если коэффи­ циент устойчивости выбран достаточно близким к единице, то при инженерном расчёте коэффициента усиления рассматривае­ мого усилителя можно считать Yex.yn = Y ll и У’вых.уп = Y 22. Зная

у, можно при желании внести в результаты расчета соответ­ ствующую поправку, однако на практике в этом вряд ли будет необходимость. Примечательно, что случай |Ф( = 90° (ламповый усилитель), с точки зрения отклонения К а от К и . о , наиболее благоприятен по сравнению с остальными четырьмя. По-види­

На практике обычно небольшое отклонение действительного коэффициента усиления от расчётного не вызывает осложнений, так как некоторое избыточное усиление обычно полезно (обес­ печивает производственный и эксплуатационный запасы), а не­ достаточности усиления можно избежать, предъявив заранее несколько более высокие требования. Хуже, если усиление бу-

53

Рис. 1.20. Зависимость коэффициента усиления по напря­ жению одноступенйого резонансного усилителя с вход­ ным контуром от величины К у

58

дет заметно изменяться от образца к образцу при массовом производстве усилителей или в условиях эксплуатации вследст­ вие случайных изменений параметров элементов схемы. Из кри­ вых рис. 1.20 можно заключить, что и с этой точки зрения сле­ дует выбирать К у близким к единице. Однако количественную сторону этого вопроса рассмотрим на примере полосы пропус­ кания.

Рис. 1.21. Зависимость ширины полосы пропускания одноступенного резонансного усилителя с входным конту­ ром от величины К у

Дело в том, что в правильно спроектированном усилителе на К у в основном влияет изменение величина\Y 12 К21| (см. пар. 2.4). Но изменение |И21! и непосредственно влияет на коэффициент

59

расчёте усилителя пренебречь внутренней обратной связью, если только коэффициент устойчивости, определённый (1.99), доста­

|f| = 90° порядка — 12%, тогда как при <]>= 0 и |Д| = 180° оно достигает соответственно — 43 % и + 50 % .

В большинстве случаев требования, предъявляемые к по­ стоянству ширины полосы пропускания усилителя, более жёстки, чем требования к постоянству коэффициента усиления. Так, на­ пример, вполне реально требование, чтобы ширина полосы про­ пускания при всех возможных отклонениях параметров усили­ тельного прибора от номинальных значений изменялась не бо­ лее чем на +0,1. Допустим, что рассматриваемые изменения—толь-

ко следствие изменения Куи что возможные отклонения параметров усилительного прибора таковы, что 1—Ку может изменяться в пределах + 0,3 от номинального значения (см. пар. 2.4 и 3.3). Если | ф |= =90°, то по соответствующей кривой рис. 1.21 при/+ = 0 ,7 - 0,3 (1— —0,7) получим изменение A.Fyc/Fyc,0 в пределах 0,86 — 0,58, т. е. 0,72(1 + 0,19); иначе говоря, AFyc будет изменяться в пределах + 19% относительно среднего значения. При К у = 0,75 -+ 0,3(1 — 0,75) получим изменение AFyc/sFyc.0 в пределах 0,9— 0,7, т. е.

+ 0,09). Следовательно, чтобы удовлетворить предъявленное тре­

В тех случаях, когда существенную роль играет групповое время задерживания, т. е. наклон фазовой характеристики уси­ лителя, можно воспользоваться для нормирования Ку кривыми рис. 1.22. На этом рисунке под т понимается групповое время

60

задерживания на частоте настройки усилителя (в средней точке полосы пропускания) при данном К v, а под т0 — значение т при

К у = 1.

'С

То

Рис. 1.22. Зависимость группового времени задержи­ вания одноступенного резонансного усилителя с вход­ ным контуром от величины К у

Рисунком 1.23 можно воспользоваться для нормирования Ку в тех случаях, когда к усилителю предъявляются жёсткие тре­ бования по стабильности частоты настройки. Как видим, с этой точки зрения случай |<|>| =90° наименее благоприятен. Под Д/ на этом рисунке понимается разность между частотами настрой­ ки при данном Ку и Ку = \, а под AFус0, как и ранее, — ширина

полосы пропускания усилителя при Ку = 1.

Наконец, кривые рис. 1.24 характеризуют асимметрию резо­ нансной характеристики. Под Д/о здесь понимается разность междч частотой, на которой находится максимум амплитудной характеристики, и частотой настройки (средней частотой полосы пропускания) усилителя, а под AFyc, как и ранее,— полоса про­

пускания усилителя при данном Ку. Так как трудно точно опре­ делить положение максимума кривых рис. 1.18—1.19, кривые

61