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

'Ненагруженную пару контуров можно рассматривать как симметричный пассивный четырёхполюсник, характеризующий­ ся ^-параметрами:

(1.124)

где

(1.125)

Из (1.124) и (1.125) ясно, что

(1.126)

Y,, А

11. ф

(1.127)

и, наконец, входное сопротивление пары контуров, нагруженной проводимостью Y н

Учтя, что нагрузкой пары контуров т-й ступени является входная проводимость усилительного прибора т+ 1-й ступени, и воспользовавшись (1.128), можно написать выражение для входной проводимости усилительного прибора m-й ступени

идеализированного обобщённого коэффициента устойчивости и (1.104), в нашем случае

(1.131)

2 I Yф \2мин

7 5

откуда

Рассмотрим только относительно узкополосный усилитель, что позволит считать в пределах нескольких полос пропускания вблизи частоты настройки i'.C,e—c‘uCfe = const.

При w = о>0 = —!=-, Уф обращается в gK-f (w0CcJ 2/^> откуда

У LC

следует, что

поделим проводимости У со всеми индексами на g н, обозначим полученные величины буквою \ с соответствующими индексами и, исключив из (1.123) постоянный множитель, имеющий раз­ мерность напряжения, получим на основании изложенного сле­ дующее выражение, которое определяет интересующую нас ре-

точностью до постоянного фазо-

вого сдвига,

т = п+ 1

—

76

что по горизонтальной оси отложена в некотором масштабе ча­ стота.

При К. у = 0,68 и Ф=- 0 и при Ку = 0,52 и | Ь | = 90’ в двух и трёхступенном усилителе наступает самовозбуждение.

При я|) = 0 задолго до наступления самовозбуждения харак­ теристика становится двугорбой, и с уменьшением К у провал между горбами углубляется. При |ш) =90° до наступления само­ возбуждения характеристика также сильно искажается — по­ является с одной стороны большой горб; это хорошо видно на рис. 1.336.

Кривые рис. 1.36—1.39 показывают зависимость коэффициен­ та усиления по напряжению и полосы пропускания одноступекного и трёхступенного усилителей от величины К у- Коэффициент усиления при построении этих кривых определялся по пиковым значениям резонансных характеристик, а полоса пропускания, как и в случае резонансных усилителей, отсчитывалась на уров­ не 0,707 от пиковых значений.

Из рис. 1.36 и 1.38 можно заключить, что изменение коэффи­ циента усиления с уменьшением Ку в полосовых усилителях та­ кого же характера и порядка, как в резонансных усилителях Однако рис. 1.37 и 1.39 показывают, что полоса пропускания по­ лосовых усилителей изменяется существенно отлично от резо­ нансных. При |Ф | = 180о в одноступенном усилителе с уменьше­ нием Ку полоса пропускания не растёт, а уменьшается, а в трёх­ ступенном усилителе сначала уменьшается, а потом незначи­

ниях | ф | изменения KFyc с уменьшением К у очень незначительны. Указанные особенности поведения ДFyc объясняются тем, что с уменьшением К у изменяются одновременно как полоса про­

пускания каждого из эквивалентных контуров, так и параметр связи между контурами. При этом, если полоса пропускания каждого контура уменьшается, то параметр связи увеличивает­ ся и наоборот, так что общая полоса пропускания пары конту­ ров изменяется мало и может как уменьшиться, так и возрасти.

77

1

Рис. 1.33, а, б, в. Амплитудные характеристики сук

взаимносвязанных контуров

7 9

Рис. 1.34. а, б, в. Амплитудные характеристики двух-

ступенного полосового усилителя с тремя парами взаимно-связанных контуров при а) "ф=0, б^т|)=90°,

в) ф = 180°

в)

1

Рис. 1.35а, б, в. Амплитудные характеристики трёх-

ступенного полосового усилителя с четырьмя пара­ ми взаимно-связанных контуров при а) г]) = 0, б) oj)=90°,

в) ф = 180°

Рис. 1.36. Зависимость коэффициента усиления по на­ пряжению одиоступенного полосового усилителя с двзшя парами взаимно-связанных контуров от величины К у

Рис. '1.37. Зависимость ширины полосы пропускания одноступенного полосового усилителя с двумя парами взаимно-

связанных контуров от К у

84

85

Отмеченная стабильность полосы пропускания — преимуще­ ство усилителя с парами взаимно-связанных контуров.

Следовательно, при расчёте исследуемых усилителей можно выбирать значения Ку такие же и даже несколько меньшие, чем при расчёте резонансных усилителей. Так, если <|> лежит во вто­ ром или третьем квадрантах и важно лишь обеспечить стабиль­ ность полосы пропускания, то можно исходить при расчёте одно-, двух- и трёхступенного усилителя из Ку >0,7.

Материалы, приведённые в настоящем параграфе, показы­ вают, что аналитическое исследование влияния коэффициента устойчивости на параметры усилителя даже в простейшем слу­ чае резонансного усилителя весьма громоздко, а для усилителя с парами взаимно-связанных контуров оно ещё труднее. Поэто­ му для усилителей с более сложными фильтрующими системами целесообразно прибегнуть к экспериментальному исследо­ ванию.

('лнако экспериментальное исследование с использованием обычных усилительных приборов — усилительных ламп, транзи­ сторов и др. — осложнено тем, что с изменением Ку необходимо изменять все связи, т. е. существенно переделывать эксперимен­ тальный усилитель. Это затруднение можно преодолеть, создав искусственный усилительный прибор, в котором можно в широ­

ких пределах изменять произведение У12К21, не меняя при этом

У\1 и Y22 (рис. 1.40).

Входными и выходными зажимами являются соответственно

86

денсаторов Ср и СБ и малым антипаразитным сопротивлением R, монЛю считать в рабочей области частот:

где S — крутизна характеристики Л\ и предполагается, что в С, Сх и С2 включены междуэлектродные ёмкости и ёмкости мон­ тажа.

Тщательным экранированием ёмкость монтажа между сет­ кой и анодом Л\ можно практически полностью устранить, атак как проходная ёмкость пентода не превышает сотых долей пи­ кофарады, то при С > 1 пф можно считать с погрешностью, не превышающей одного процента, что эта ёмкость равна ёмкости соответствующего конденсатора.

Впаивая в схему конденсаторы и сопротивления с нужными значениями С и g, можно изменять Н12К21 по модулю и аргу­ менту.

Коэффициент уси юния ступени с глубокой противосвязью, смонтированной на лампе Л г, равен Г, и ступень служит лишь для поворота на Ш ° фазы выходного напряжения. Этот поворот рас­ ширяет пределы возможного изменения ф. Если, как предпола­

Если «1 и а2 подключены к б2, то знаки С и £ в (1.146) нужно изменить на обратные.

87

Г Л А В А В Т О Р А Я

АНАЛИЗ РЕЗОНАНСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

СИДЕАЛЬНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ

2.1.Усиление ненейтрализованного резонансного усилителя

Коэффициенты А х и А 2, введённые в пар. 1.3,' характери­ зуют связь усилительного прибора с предшествующим и после­ дующим контурами (в общем случае — фильтрами): увеличе­ ние А означает ослабление связи и наоборот; А = 1 означает со­ гласование.

Из (1.99) следует, что при проектировании резонансного уси­ лителя для обеспечения заданного коэффициента устойчивости К у значения A t и Л2 нужно выбрать гак, чтобы в каждой ступени

обобщённый параметр, определяющий допустимую степень свя­ зи усилительного прибора одновременно как с входным, так и с выходным фильтром при заданном коэффициенте устойчиво­ сти.

Величина М определяется только параметрами усилительного прибора и заданным Ку. В табл. 2,1 приведены значения М для транзисторов трёх типов на разных частотах при включении с общим эмиттером и Ку = 0,8. Эти значения найдены исходя из У-параметров, данных в приложении 1.

Табл. 2.1 показывает, что на частотах, являющихся для дан­ ного транзистора относительнонизкими ( / <£ / ) , М достигает

больших значений, а следовательно, связи триода с контурами для обеспечения устойчивости должны быть очень слабыми (А » 1). С повышением частоты М в общем довольно быстро уменьшается, следовательно, уменьшается влияние внутренней обратной связи. Последнее на первый взгляд неправдоподобно, так как принято считать, что в ламповых усилителях влияние обратной связи через ёмкость Сса с повышением частоты всегда усиливается. В действительности подобное усиление будет лишь на тех частотах, где активные составляющие входной и выход-

88