3. Расчет усилителя радиочастоты

УРЧ практически не отличается от генератора внешнего возбуждения. Для уменьшения опасности самовозбуждения в УРЧ используются пентоды или транзисторы с минимальным значением емкости коллектор-база.

Рассмотрим схему на пентоде рис. 3.1.

Рис.3.1. Схема на пентоде

Условием самовозбуждения такой схемы является неравенство:

, (3.2)

Если D≈0, условие устойчивости принимает вид:

- для лампы,

- для транзистора.

Проверяя анализ схемы с учетом того, что и получим максимально допустимое значение резонансного сопротивления контура при котором усилитель будет устойчив.

(3.3)

Это же условие можно записать через ограничения коэффициента усиления.

(3.4)

Для обеспечения некоторого запаса устойчивости полученное значение Z_р и К_у уменьшаем в 2 раза.

Формулы показывают, что для обеспечения устойчивости необходимо уменьшить Z_р.

(3.5)

Этого можно достичь увеличением r и С и уменьшением L. Все это приводит к снижению добротности:

(3.6)

Поэтому в схемах УРЧ обычно используют частичное включение колебательного контура в анодную или коллекторную цепь, что уменьшает Z_р не влияя на добротность.

При длинах волн <10 м индуктивные помехи практически отсутствуют и основное влияние на качество радиоприемника оказывают внутренние помехи или собственные шумы аппарата. Причины вызывающие внутренние помехи:

1. Беспорядочное движение заряженных частиц в проводниках;

2. Неравномерность эмиссии, т.е. «дробовой» эффект в электрических лампах;

3. Неравномерность процессов рекомбинации в полупроводниках.

На зажимах любого проводника за счет теплового движения электронов возникает переменная разность потенциалов называемая напряжением шума. Его величина определяется по формуле:

, (3.7)

где R – сопротивление проводника в кОм,

∆f – полоса пропускания частот в кГц.

Поскольку отношение сигнал/шум на входе приемника должно иметь вполне определенную величину, то связь входного устройства с антенной в данном диапазоне выбирается достаточно сильным.

Вместо обычных колебательных контуров в дециметровом диапазоне волн обычно используют коаксиальные резонаторы.

В диапазоне УКВ входная проводимость как транзисторов, так и электронных ламп зависит от принимаемой частоты, поэтому такие приемники обычно используются на одной фиксированной частоте. Либо в очень узком диапазоне.

В качестве усилительных элементов обычно используют малошумные транзисторы или ламповые триоды.

Данные для расчета усилителя радиочастоты

r_n1 = 1 Ом

R_вх=30 кОм

К_у = 30

С_к-б = 5 пФ – емкость перехода «коллектор-база» транзистора

S_к1 = 30 мА/В – крутизна коллекторного тока транзистора.

Исходя, из заданного коэффициента усиления и результатов расчетов входного устройства определим:

1. Число каскадов УРЧ на выбранном типе транзистора (КТ361 каскад 1),

2. Параметры колебательного контура УРЧ,

3. Избирательность усилителя V₁,

4. Выходное напряжение УРЧ U_вых,

5. Проверить выполнение условия устойчивости УРЧ и сделать вывод о способе подключения колебательного контура,

6. Для уточнения входного напряжения УРЧ учесть его входное сопротивление, т.е. найти эквивалентную добротность входного устройства Q_э и уточнить коэффициент передачи К_пер.

Расчет усилителя радиочастоты

Найдем эквивалентную добротность входного устройства (с учетом входного сопротивления УРЧ):

.

Уточним коэффициент передачи .

Тогда входное напряжение УРЧ найдем:

В.

С учетом этого входное напряжение УРЧ найдем по формуле:

В.

Резонансное сопротивление контура УРЧ находим из соотношения:

Ом.

Устойчивость усилителя проверяется через максимально допустимое значение :

Ом.

Так как Z_p>Z_{p доп}, то самовозбуждение невозможно и поэтому контур включаем частично.

Вычислим параметры колебательного контура УРЧ:

Гн,

,

Ф.

Вычислим избирательность усилителя как:

.