Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

-с переменной настройкой (с индуктивной и емкостной настройкой;

-с постоянной или фиксированной настройкой.

4.3 Качественные показатели УРC

1. Резонансный коэффициент усиления по напряжению - Ко = Uвых / Uвх или по мощности – Кро = Рвых / Рвх. Резонансным коэффициентом усиления принято называть отношение амплитуды напряжения сигнала несущей частоты на выходе к амплитуде напряжения сигнала несущей частоты на входе при настройке нагрузочных колебательных контуров на несущую частоту сигнала. При применении в нагрузке полосовых фильтров резонансный коэффициент усиления определяется на средней частоте полосы пропускания.

Общий коэффициент усиления многокаскадного УРС равен: Кобщ = К1К2К3 . . . Кi

2.Избирательность усилителя определяется его резонансной кривой, т.е. степенью ослабления сигналов помех при расстройке несущей частоты сигнала помехи относительно резонансной частоты усилителя. Для обеспечения избирательности, как правило, используются частотно-избирательные системы: одиночные или связанные контуры, а также полосовые фильтры. Усилитель, в котором нагрузкой служит один колебательный контур, настроенный в резонанс на несущую частоту усиливаемого сигнала, принято называть резонансным. В зависимости от числа контуров в каскаде усилители бывают одноконтурными и многоконтурными.

Эффективная (реальная) избирательность учитывает нелинейность характеристик усилительных приборов и оценивается избирательностью при заданном коэффициенте нелинейных искажений.

3.Коэффициент шума определяет шумовые свойства усилителя и возможность усиления слабых сигналов.

4.Амплитудно-частотные искажения полностью определяются формой резонансной кривой УРЧ и УПЧ.

5.Фазочастотные искажения являются следствием нелинейности фазовой характеристики усилителя, которая в случае сложной резонансной системы может быть весьма значительной.

6.Нелинейные искажения усилителя определяются нелинейностью рабочего участка его амплитудной характеристики.

7.Динамический диапазон – оценивается по амплитудной характеристике.

4.4 Анализ УРС с сосредоточенными параметрами

Рис. 4.2 - Структурная схема УРС

Активный усилительный элемент подключается к нагрузке и источнику

101

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

сигнала через согласующие цепи СЦ1 и СЦ2 (рис. 4.2). Эквивалентные схемы АЭ:

1)моделирующие (Эберса-Молла, Джиаколетто - для биполярных транзисторов;

Куртиса, Шихмана-Ходжеса - для полевых транзисторов). Содержат несколько десятков параметров и достаточно сложны для ручного анализа. Применяются в основном при моделировании на ЭВМ.

2)схемы замещения. АЭ представляется в виде четырехполюсника

(рис. 4.3).

I1 I2

Рис. 4.3 – Эквивалентная схема замещения УРС

Действующие значения токов и напряжений на полюсах 1-1 и 2-2 (I1 , I2 , U1 , U2) связаны между собой линейными зависимостями. Получили распространение следующие системы уравнений:

где [Z], [Y], [G], [H], [A], [B]— матрицы внутренних параметров в выбранной схеме замещения.

Матрице внутренних Y-параметров четырехполюсника соответствует граф, приведенный на рис. 4.4,а.

Зная одну систему параметров, можно вычислить коэффициенты уравнений в любой другой системе параметров. Последовательность преобразований для получения H-параметров на основании Y-параметров показана на рис. 4.4,б,в,г.

102

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

В любой системе параметров ветви графа должны быть направлены от независимых в сторону зависимых узлов. Так как в системе H зависимыми узлами являются U1 и I2, то вначале необходимо осуществить инверсию ветви y11. Для этого направление ветви следует изменить на противоположное, передачу ветви изменить на обратную (рис. 4.4,б).

Рис. 4.4

Конец неинвертируемой ветви y12 следует поместить там, где находится конец уже инвертированной ветви y11, а ее передачу поделить на передачу ветви y11 до инверсии с обратным знаком. На последнем этапе необходимо рассчитать передачи ветвей, соединяющих зависимые узлы с независимыми (рис. 4.4,в) и приравнять полученные значение передачам ветвей графа для системы H-параметров (рис. 4.4,г). В результате получим:

1 h11 = y11 ,

h12 = − y12 , y11

Более компактна следующая матричная форма записи:

103

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

Все внутренние параметры активного элемента в общем случае являются комплексными величинами, т.е. yij = gij + jbij .

Параметр y11 представляет собой входную проводимость, которая, например, для полевого транзистора определяется так:

y11 = gвх + jω(Cзи + Сзс ) ,

где gвх – активная составляющая, Сзи – емкость затвор-исток, Сзс – емкость затвор-сток.

Проводимость обратной передачи определяется в основном реактивной емкостной составляющей:

y12 = − jωСзс .

Проводимость прямой передачи равна

Выходная проводимость

y22 = g22 + jωСзс .

Для биполярных транзисторов входная проводимость равна y11 = 1/h11 , где h11 представляет собой входное сопротивление, которое без учета реактивностей определяется так:

h11 = rб + rэ (1+ h21) ,

температурный потенциал, h21 –коэффициент передачи тока базы в схеме с общим эмиттером.

Проводимость обратной передачи определяется в основном реактивной емкостной составляющей проводимости перехода база-коллектор:

y12 = − jωСбк .

Проводимость прямой передачи равна

характеристик

y22 = ∂Iк

∂Uк

и при различных токах коллектора может быть определена с помощью соотношения

y22 Iк2 = y22 Iк1Iк2 / Iк1 .

104

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

Для приближённого расчёта выходного сопротивления можно также воспользоваться следующей формулой

r22 = 1 = Uэр ,

y22 Iк

где Uэр – напряжение (точка) Эрли (примерно 80-200 В), определяемое по выходным характеристикам транзистора в соответствии с рис. 4.5.

Iк

напряжения на коллекторе и при различных значениях напряжения на коллекторе удовлетворяет соотношению

Рисунку 4.3 соответствует граф проводимостей, показанный на рис. 4.6,а. На основании графа проводимостей легко получить сигнальный граф (рис. 4.6,б), из которого следуют основные характеристики четырехполюсника.

Коэффициент прямой передачи равен:

105

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

y 12 /(y11 +yc )

б

При заданной эквивалентной добротности максимальный коэффициент передачи, как это показано ранее, имеет место при условии (3.55) и равен

при этом обычно n1=1, а n2 = g22 /gн .

Расчет эквивалентной емкости контура производится по формуле

Далее расчет сводится к определению контурной емкости

Ск = Сэ − С22n12 − Снn22

и индуктивности

1

Lк = ωо2Сэ .

Если величина индуктивности слишком мала, то, задаваясь ее величиной, определяем

1 Сэ = ωо2Lк

и рассчитываем коэффициенты включения по (3.62) и (3.63). Коэффициент обратной передачи равен:

При автотрансформаторном включении нагрузки

106

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

Сквозной коэффициент передачи с учетом внутренней проводимости источника сигнала (рис. 4.8,а,б) равен:

Рис. 4.8

Здесь eс = Ic / yc - э.д.с. источника сигнала.

Входную проводимость можно определить, подключив к входу четырехполюсника идеальный источник тока (рис. 4.8,в,г), с помощью выражения

Выходная проводимость определяется с помощью источника тока, подключенного к выходу четырехполюсника (рис. 4.9):

107