Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

Выходное напряжение зависит от проводимости нагрузки Ун при одной и той же выходной мощности. Поэтому целесообразно оценивать усилительные свойства коэффициентом усиления мощ-

ности.

Коэффициент усиления мощности равен отношению мощности,

потребляемой нагрузкой, (Р›= О?›о@н), к мощности, потребляемой на входе усилителя, (РьхО? въ=»):

где &н — вещественная составляющая проводимости нагрузки усилителя; в»х — вещественная составляющая входной ‘проводимости

усилителя.

Учитывая (4.2), можно представить связь между коэффициентом усиления мощности и резонананым коэффициентом усиления напряжения в виде

Вчастном случае, когда бъх= @н,

2.Избирательность усилителя определяется типом избиратель-

ной цепи и ее параметрами. Избирательные свойства удобно ха- рактеризовать коэффициентом прямоугольности [12].

Коэффициент прямоугольности к, равен отношению полосы пропускания АЁРо на уровне 0,707 к полосе пропускания АЁ1ь при заданном ослаблении о. Значение ослабления о обычно выбира-

ют кратным десяти (10, 100, 1000, и т. д. или 20, 40, 60 дБ).

Коэффициент прямоугольности равен отношению полосы пропускания на уровне 0,707 к полосе на уровне 0,1 (рис. 4.2):

Подобным же образом можно определить другие коэффициенты прямоугольности,

Коэффициент прямоугольности , резонансной характеристики реального усилителя всегда меньше единицы, и лишь у усилителя

спрямоугольной частотной характеристикой к, =1.

3.Коэффициент шума.

4.Искажения сигнала в усилителе подразделяются на линей-

ные, обусловленные избирательными цепями, и нелинейные, выЗЫваемые нелинейностью характеристик усилительных приборов.

5. Устойчивость работы характеризует способность усилителя Сохранять в условиях эксплуатации мало изменяемыми коэффициент усиления, форму резонансной характеристики и другие пока-

затели. Устойчивость существенно зависит не только от свойств Усилительных элементов, но и от конструкции усилителя, опреде-

Ляющей характер и величину паразитных обратных ‹вязей.

61

4.3. Общая теория избирательных усилителей

Избирательный усилитель состоит из следующих основных уз* лов: усилительного прибора, избирательного фильтра и цепей связи избирательного фильтра с усилительным прибором м нагрузкой каскада У,„. Структурная схема избирательного ‘усилителя изображена на рис. 4.3.

Любой усилительный прибор (УП) в режиме малых сигналов можно ‘представить в виде линейного активного четырехполюсника (рис. 4.4), для которого справедливы следующие соотношения:

1=Ув О -+ Ув О, = У ОУ» Он. (4.8)

Учитывая (4.8), усилительный прибор по отношению к зажимам 21—21 можно представить в виде генератора тока УжО4и с

внутренней проводимостью У22 (рис. 4.5).

Цепи связи с усилительным прибором ‘и нагрузкой при известных допущениях можно представить в виде идеальных трансфор-

о — у Ги

позволяет осуществить необходимую связь усилительного прибора с фильтром. Трансформатор Тр› обеспечивает желательную связь фильтра с нагрузкой. Коэффициент трансформации этой цели

связи

п=0О.с. (4.10).

Коэффициент передачи натруженного фильтра

62

Напряжение на входных зажимах трансформатора Тр\

Зависимость Кс и У; от частоты определяет возможность вы-

деления спектра полезного сипнала. Если необходимо, чтобы ко- эффициент передачи фильтра определял избирательность каскада, то достаточно выбрать коэффициент трансформации п: из

Согласно (4.16) коэффициент усиления каскада К с точностью

Максимальный коэффициент усиления каскада

Допустим, что в усилительном каскаде использован фильтр без потерь любой сложности. Найдем максимальный коэффициент усиления каскада Кшах. Согласно рис. 4.5 ‘максимальное выходное напряжение Иэшах достигается при максимальной выходной мощности Рэтах. Эта выходная мощность реализуется в режиме согласования проводимости нагрузки каскада 5, с внутренней проводимостью генератора сигнала 652. Максимальная мощность, отдаваемая генератором сигнала во внешнюю цепь,

Мощность, потребляемая усилительным каскадом (см. рис. 4.1),

тельного прибора У21, 82, входной проводимостью усилительного каскада 6ъх ‚и не завиаит от вида схемы усилительного каскада.

63

4.4.Теория одноконтурного избирательного усилителя

Водноконтурном усилителевкачестве избирательной цепи при-

меняют одиночный колебательный контур, настроенный на часто- ту принимаемого сигнала. С одной стороны, контур связан с усилительным прибором (транзистор, электронная лампа, микро-

узел), с другой стороны, контур связан с нагрузкой усилителя — с входом следующего каскада. Предпочтительнее непосредственные включения контура к усилительному прибору и к входу последующего каскада, так как при этом упрощается конструкция усилителя При большой выходной проводимости усилительного прибора необходимо уменьшать его связь с контуром для малого ухудшения добротности этого контура Также следует ‘уменьшать связь контура с последующим каскадом, если его входная ‘проводимость велика.

Некоторые из схем одноконтурных усилителей изображены на рис. 46-48. В одноконтурном транзисторном усилителе с непосредственным включением контура (см рис. 4.6) иапряжение И; подведено к затвору и управляет выход- ным током полевого транзистора МП41. Переменная составляющая выходного

тока замыкается в цепи исток транзнстора, конденсатор С2, контур (.кСн, сток транзистора

72 -%

<]

у

о

валентной схемой рис. 4.5. Учтем, что в качестве избирателыной цепи в усилителе применен параллельный колебательный контур, обладающий собственной активной проводимостью &к (рис. 4.9). Обратим внимание на то, что эквивалентные схемы рис. 49 и

3.11 одинаковы. Поэтому основные выводы, полученные при анализе одноконтурной входной цепи, справедливы и для одноконтур-

ного резонаноного усилителя.

Воспользуемся (4.14) и, полагая К‹=! и У1=Ук-иУн, получим коэффициент усиления

66

На частоте настройки усилителя реактивные проводимости, вносимые в контур, будут скомпенсированы реакт"вной проводимостью контура, т. е.

та усиления резонансного усилителя определяют одинаковую зависимость от И] И И.

Если выбрать достаточно слабые связи с контуром— такие,

При этих условиях зависимость Ко и Ковх ОТ частоты различаются множителем Уз ло. Обычно У» слабо зависит ют частоты в’ области достаточно низких частот по сравнению с ‘предельной частотой усилительного прибора. Поэтому коэффициент усиления’ резонансного одиоконтурного ‘усилителя при перестройке будет изменяться так же, как и коэффициент передачи входной цепи, работающей от настроенной антенны, для которой Йлдо=Юлдо=

=00154.

Ясли сопоставить зависимость от частоты коэффициента усиления резонансного усилителя и коэффищиента передачи входной цепи приемника, работающего с короткой антенной, для которой

РА И/ооСА, то

Соотношения (4.24) — (4.26) позволяют определить виды связи П1 и И2, необходимые для получения желательной зависимости;

коэффициента усиления от частоты.

Избирательные свойства усилителя определяются теми же ©о- отношениями, что и для одноконтурной входной цепи, в которые входит полоса пропускания эквивалентного контура. Максимальный коэффициент усиления резонансного усилителя при заданной полосе пропускания определяется требуемым расширением полосы

лителя может быть ограничен не только требуемым расширением полосы пропускания, но и необходимой устойчивостью его показателей, и в частности удаленностью от самовозбуждения.

4.5. Регенеративные и сверхрегенеративные усилители

Коэффициент усиления одноконтурного резонансного усилителя пропорционален эквивалентному сопротилению контура. Такая

же зависимость коэффициента передачи от параметров контура

Отсюда следует, что теоретически можно получить большой коэф- фициент усиления мощности: Кро при |2|-=8:, однако устойчи-

вость показателей усилителя будет низкой.

Найдем относительную нестабильность коэффициента усиления,

ЯКр/Кр—со, нестабильность усиления резко возрастает. В связи с

68

этим необходимы особые меры стабилизации режима элемента,

обладающего отрицательной проводимостью.

Отрицательная проводимость ‘может быть реализована подклю-

чением туннельного диода ‹ отрицательной дифференциалыной

крутизной,. параметрического усилителя ‘или усилителя с положи-

тельной обратной овязью, а также ‘усилителей с комбинированной обратной связью. !

Основной недостаток регенеративных усилителей состоит в снижении устойчивости ‘при больших усилениях. Указанный недос-

таток регенератора в значительной мере устраняется в сверхреге- нераторе.

В сверхрегенеративном усилителе (рис. 4.11) имеется источник вспомогатель-

‚ного напряжения, частота которого @ ниже несущей, но выше максимальной частоты модуляции. Этот источник вспомогательного напряжения пернодически включает и выключает отрицательную проводимость отнсточника сигнала. Отрицательная проводимость превышает суммарную проводнмость источника сигнала и нагрузкн. В моменты, когда отрицательная проводимость включена, достигается экспоненциальное нарастание колебаний полезного сигнала. В моменты, когда отрицательная проводимость выключена, происходит экспоненци- альный спад колебаний. Серии таких прерывистых колебаний следуют с часто-

той @ вспомогательного генератора, а интенсивность их определяется действующим входным ‚снгналом. Обычно частота вспомогательного генератора выби-

рается равной 25—35 кГц.

Разлнчают два режима работы сверхрегенератора: линейный и нелинейный. Линейный режим характеризуется тем, что за время нарастания колебаний уси- лительный прибор не перегружается и, следовательно, отсутствует ограничение амплитуды колебаний. В этом случае серия экспоненциальных колебаний, фор- мируемых в контуре, представляет собой амплитудно-нмпульсно-модулирован-

ный (АИМ) сигнал. В последующих цепях осуществляется детектирование это- го сигнала. Для нелинейного режнма характерным является ограничение амплитуды колебаний, наступающее в интервале временн, когда отрицательная проводимость включена в контур. В этом 6лучае экспоненциальные колебания, формируемые в контуре прн периодическом скачкообразном изменении проводимо-

сти, приобретают широтную импульсную модуляцию (ШИМ). Детектирование колебаний с ШИМ осуществляется в последующих цепях. .

“Процессы, происходящие в ретенераторе и сверхрегенераторе, более подроб-

4.6. Обратные связи и их влияние на устойчивость усилителей. Способы повышения устойчивости

Под устойчивостью усилителя понимают сохранение его показателей мало изменяющимися ‘при действии дестабилизирующих

факторов — изменении режима питания, температуры, влажности, вибраций и др. Количественные характеристики устойчивости уси-

`

1 Положительная обратная связь регенеративная, а отрицательная-— ча-

‚ 69

лителя можно получить на основе общей теории чувствительности

электрических цепей к изменениям их параметров.

Рассмотрим изменяемость основных показателей усилителя и

При изменении режима усилительного прибора или его замене происходит изменение У, на величину АУ. Очевидно, относи-

тельное изменение усиления АКи/Ки=АУУл/.

Если под действием дестабилизирующих факторов произойдет изменение а: на величину Аа:, то относительное изменение юпределится формулой АКо/Ки =Аанга1. В общем случае при малых от-

клонениях варьируемых величин ‹и отсутствии корреляционных связей между ними

А К/К, = А УУАаа.

Если усилитель многокаскадный, то в первом приближении общая нестабиль- ность усиления прн малых величинах нестабильности определится следующими соотношениями.

Общий коэффициент усиления Ко зависит от коэффициентов усиления от- ъ‘дельных каскадов Ко, так, что

п

Относительный дифференциал АКо/Ко= У} 4Кот/ Кот. :

т=1

Полагая, что АЖКож/Кою — относительные изменения коэффициентов усиле- ния каскадов, малы, можно записать следующие соотношения:

70