курсач / материалы / Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. 1976г

остается постоянным и, следовательно, настройка выходного конту­ ра не зависит от АРУ. Недостатком этой схемы является сравни­ тельно малая глубина регулировки усиления и зависимость часто­ ты настройки входного контура от напряжения АРУ (при АРУ из­ меняется входное сопротивление и входная емкость транзистора Т1). В этом отношении лучшими характеристиками обладает схема, изо­ браженная на рис. 5.13, в которой контуры включены так, чтобы образовать каскадную схему ОЭ—ОБ, а для АРУ используют тран­ зисторы, образующие дифференциальную схему. При таком вклю-

(50—55 дБ) и независимость частот настроек контуров от напря­ жения АРУ.

Действительно, если напряжение АРУ закрывает транзистор ТЗ, то транзистор Т1 полностью открыт. Сигнал при этом может проходить на выход только по цепям паразитных связей. Если на­

через транзистор Т2 остается постоянным. Значит, постоянным ос­ таются его входная емкость, входное сопротивление и, следователь­ но, частота настройки входного контура. Если вместо напряжения АРУ подавать импульсное напряжение, то каскад будет работать в качестве ключа или стробирующего каскада.

По характеру включения контуров различают УРЧ:

— с автотрансформаторной связью (рис. 5.2, а); -с двойной автотрансформаторной связью (рис. 5.1,6);

— с трансформаторной связью (рис. 5.3);

222

—с внутриемкостной связью (рис. 5.12);

—с двойной внутриемкостной связью (с последовательной ин­ дуктивностью).

По количеству используемых контуров различают одноконтур­ ные и двухконтурные УРЧ. В перестраиваемых двухконтурных УРЧ связь между контурами обычно выбирается индуктивной (рис. 5.14). В двухконтурных УРЧ с фиксированной настройкой также используется индуктивная связь между контурами либо не­ полная внешнеемкостная связь (рис. 5.15).

В УРЧ диапазонных приемников умеренно высоких частот чаще всего используются одноконтурные каскады, методы проектирова­ ния и расчета которых мы и рассмотрим.

и ДУ (рис. 5.11) — могут быть представлены в виде обобщенной схемы с двойным автотрансформаторным включением резонансной нагрузки к выходу усилительного прибора (УП) и ко входу следую­ щего каскада (рис. 5.16) [1, 2. 4]. Параметры обобщенной эквивалентной схемы имеют следующие значения:

кадов можно увеличить, применяя цепи нейтрализации и коррекции

223

Рис. 5.14. Схема каскада двухконтурного диапазонного УРЧ с индуктивной связью между контурами,

Рис. 5.15. Схема каскада дв^контурного УРЧ с неполной внешнеемкостной связью между контурами.

Рис. 5.16. Эквивалентная схема каскада УРЧ:

gnu — активная входная проводимость каскада с учетом элементов схемы, включенных во входную цепь УП; Cbxi — входная емкость каскада; £вхг, Свхг — входные активная проводимость и емкость следующего каскада: Foe — проводимость цепи внутренней об­ ратной связи; gi<, Lk, С — активная проводимость, индуктивность и емкость контура; Gl ~~ паразитная емкость катушки контура (10—20 пФ для многослойных и 3—5 пФ Д^ однослойных катушек): т.\ и т* — коэффициенты включения контура со стороны

и со стороны входа следующего каскада; Li, Li — индуктивности катушки между соот­ ветствующими отводами и землей.

224

При таком выборе коэффициент шума каскада на /0 тах возра­ стает не более чем в 2 раза по сравнению с коэффициентом шума на

/У21-

Для обеспечения наилучших конструктивно-эксплуатационных характеристик УРЧ, среди ИС (транзисторов), удовлетворяющих приведенным условиям, следует выбрать тот тип, который имеет наименьшие стоимость, мощность источника питания и температур­ ную нестабильность.

Расчет элементов, обеспечивающих режим УРЧ

Выбираем режим УП, причем если не предъявляются специаль­ ные требования (например, снижения потребляемой мощности пи­ тания или снижения уровня собственных шумов), то желательно использовать типовой режим, указанный в паспортных или справоч­ ных данных. После этого рассчитываем элементы схемы питания,

постоянному току и параметров транзисторов в пределах от — 40° С до + 60° С, расчет ведется в следующей последовательности.

Определяем изменение обратного тока коллектора

226

Пример 5.1. Требуется рассчитать элементы питания транзи­ стора ГТ313А, включенного по схеме рис. 5.1, а.

Исходные данные: Еп = 9 В; t/кэ = 5 В; 1^ — 5 мА; 7кьо *=

2 мкА; диапазон рабочих температур (— 40-|-60)0 С; /0 = 60 МГц;

При исключении из цепей питания каскада, реализованного по схеме на рис. 5.1, а, конденсатора Сб (при параллельной подаче напряжения смещения на базу транзистора) уменьшается число де­ талей, но растет входная проводимость каскада на величину (1//?д1)4-

+ (1/7? Д2).

При схеме питания от двух источников (рис. 5.1, в), которая обеспечивает термостабилизацию режима и параметров транзистора в пределах температур от — 60 до + 60° С [8], расчет следует вести в следующей последовательности.

Находим изменение обратного тока коллектора согласно (5.15) или (5.16), тепловое смещение напряжения базы А7/Эв согласно

Определяем сопротивление резистора

Вычисляем Сэ и Сф согласно (5.23) и (5.24).

При каскодной схеме рис. 5.5, а расчет элементов схемы пита­ ния аналогичен расчету схемы рис. 5.1, а. При каскодной схеме рис. 5.5, в расчет следует вести в следующей последовательности.

Полагая, что транзисторы Т1 и Т2 одинаковы, вычисляем А/кбо и Д(/ЭБ согласно (5.15) — (5.17).

Находим A/к согласно (5.18) и Ra согласно (5.19). Определяем

• Л

Последовательное питание каскодной схемы согласно рис: 5.5, в уменьшает число деталей, но увеличивает потребное напряжение источника питания.

Если в качестве УП используется ИС, то обычно сопротивление резистора Ra, служащее для термостабилизации, задается. Если это сопротивление не задано, то его нужно определить и в остальном расчет вести, как описано ранее.

стоянному току, так как полевые транзисторы, подобно биполяр­ ным, имеют большой разброс параметров и сильную их зависимость от окружающей температуры.

Чтобы обеспечить малую зависимость параметров транзистора от температуры в любом выбранном режиме, используют термостабили­ зацию с помощью цепи отрицательной обратной связи по постоянно­ му току истока (рис. 5.3). Для хорошей термостабилизации с по­ мощью этой цепи сопротивление резистора /?„, включаемого в цепь истока, должно быть значительным. Для обеспечения нормального режима в этом случае в цепь затвора подается дополнительное на­ пряжение прямого смещения U, компенсирующее избыточное на­

ным и SIiaq можно считать постоянной.

Дифференцируя в этих условиях выражение (5.35), получаем

Поэтому, задаваясь относительной нестабильностью тока стока (например, 6/с нач = 0,1), из (5.37) находим необходимое значе­ ние^. Затем, используя (5.35), по полученному значению/?и нахо­

Эго напряжение создается делителем Ral /?Д2 с коэффициентом

Цепи питания транзисторов с изолированным затвором проек­ тируются подобным образом.' ' !

229

Порядок расчета одноконтурных каскадов УРЧ

Исходными данными для проектирования и расчета каскада УРЧ, которые получаются при составлении структурной схемы приемни­ ка, являются:

—способ настройки контуров и граничные частоты диапазона /ornin и /отах (или граничные частоты поддиапазонов в многодиапа­ зонных приемниках);

—эквивалентные затухания d3P и dap п контура каскада, которые

обеспечивают требуемое ослабление зеркального канала Se3K на Липах и допустимое ослабление Senp на краях полосы приемника II

—допустимый коэффициент шума Мурч;

—коэффициент усиления по номинальной мощности Кр урч;

—собственное затухание контура каскада d;

—напряжение источника питания Еи\

—допустимые изменения показателей каскада при перестройке по диапазону

Сначала выбираем схему каскада с ОЭ или ОИ. Затем выбираем

В результате резко уменьшается эквивалентное сопротивление кон­ тура и, следовательно, уменьшается коэффициент усиления УРЧ. Чтобы выравнять усиление приемника по диапазону, нужно мини­ мальное значение mt выбирать на низкочастотном поддиапазоне.

максимальных частотах г'-го и (I + 1)-го поддиапазонов.

Полоса пропускания каскада П будет наименьшей при f0 mIn, а ослабление зеркального канала Se3K будет наименьшим при /отах. Поэтому если при составлении структурной схемы определено тре­ буемое эквивалентное затухание контура d-JV, то выбираем т2 из условия

Если каскад УРЧ должен обеспечить только полосу пропуска ния не менее П, то пг2 можно выбрать из условия

{1(П//о mln) d]/2n/0 mjn L) т‘( gBbrx

(5.43)

Sbx2

Если каскад УРЧ должен одновременно обеспечить полосу про­ пускания П и ослабление зеркального канала Se3K, то т2 рекомен­

Если условие (5.44) выполнить не удается, то нужно изменить требования к П и Se3K каскада и повторить расчет согласно (5.42) — (5.44).

Если каскад УРЧ должен обеспечить только наибольшее усиле­ ние, то следует использовать режим согласования (51 на средней

=1/«U.

Теперь можно подсчитать резонансный коэффициент усиления

каскада УРЧ на максимальной частоте поддиапазона по формуле

что Ко < КусТ. то можно перейти к вычислению емкости подстроеч­ ного конденсатора Сп (рис. 5.16) с помощью формулы

231