15. Влияние внутренней обратной связи через усилительный прибор на устойчивость работы резонансного усилителя

На рисунке 3.9 приведена принципиальная схема одноконтурного резонансного усилителя с одиночным колебательным контуром на входе. Контур на входе усилителя может быть или контуром входной цепи, или контуром предшествующего усилительного каскада. Входной и выходной контуры настроены на одну частоту .

Согласно (3.2) входная проводимость усилителя определяется следующим соотношением

(3.11)

Приращение входной проводимости , зависящее от проводимости нагрузки , имеет место только при наличии обратной связи через усилительный прибор ( ).

Задачей последующего анализа является выяснение влияния проводимости на резонансную характеристику входного контура.

Рисунок 3.9 – Принципиальная схема одноконтурного резонансного усилителя с

одиночным контуром на входе

При решении этой задачи учтем, что в транзисторе, включенным по схеме с общим эмиттером, обратная связь обусловлена, в основном, емкостью коллекторного перехода С_к. Примем, что усилитель работает на частоте, которая значительно ниже предельной частоты транзистора по крутизне. При этих предположениях транзистор можно представить в виде безынерционного транзистора, параметры которого не зависят от частоты, и подключенной к нему емкости коллекторного перехода, как это показано на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 – Эквивалентная схема транзистора, используемая для исследования

устойчивости резонансного усилителя

Согласно этой схеме проводимость прямой передачи равна

. (3.12)

Для определения проводимости обратной связи учтем, что в режиме короткого замыкания на входе

.

Следовательно,

. (3.13)

Входящая (3.11) сумма проводимостей представляет собой эквивалентную проводимость выходного колебательного контура, пересчитанную в выходную цепь транзистора через квадрат коэффициента включения p₁

, (3.14)

где - эквивалентная проводимость выходного контура при резонансе, - обобщенная расстройка выходного контура, - относительная расстройка выходного контура, - эквивалентное затухание выходного контура.

После подстановки (3.12) – (3.14) в (3.11) получим

.

Резистивная составляющая проводимость определяется следующим соотношением

.

Определим проводимость, вносимую во входной контур

(3.15)

Зависимость проводимости, вносимой во входной контур, от обобщенной расстройки выходного контура приведена на рисунке 3.11. Из рисунка видно, что вносимая проводимость равна нулю на резонансной частоте выходного контура, положительна на частотах выше резонансной и отрицательна на частотах ниже резонансной. Минимальное значение вносимой проводимости имеет место при и равно

(3.16)

Затухание, вносимое в контур прямо пропорционально вносимой проводимости.

Таким образом, на частотах выше резонансной эквивалентное затухание контура увеличивается, а коэффициент передачи уменьшается из-за положительного вносимого затухания; на частотах ниже резонансной эквивалентное затухание уменьшается, а коэффициент передачи увеличивается из-за отрицательного затухания, вносимого в контур.

В результате резонансная характеристика контура искажается так, как это показано на рисунке 3.11. При резонанс входного контура смещается на частоту ниже резонансной частоты выходного контура, а полоса пропускания сужается по сравнению с полосой пропускания входного контура при отсутствии обратной связи через усилительный прибор ( ). В случае, когда вносимое отрицательное затухание полностью компенсирует собственное затухание контура, возникает самовозбуждение усилителя. Самовозбуждение – предельный случай неустойчивой работы усилителя, который допускать нельзя. Ограничивается также степень искажения резонансной характеристики усилителя из-за действия обратной связи.

Рисунок 3.11 – Частотная зависимость проводимости, вносимой во входной контур,

и резонансные характеристики входного контура при наличии и от-

сутствии обратной связи через усилительный прибор