книги / Усилители промежуточной частоты

Если |! ;> Кз , то Фп (л) является положительным Действительным корнем уравнения

ные значения функции ф(я) и коэффициента непрямоугольности ре­ зонансной кривой Нд приведены в табл. 4.9

Расчетное значение эквивалентного затухания контуров: при заданной полосе пропускания

(Ппф (n)/fо для контуров полосовых фильтров,

(4.87)

211^ (/г)//о для контуров одноконтурных каскадов; при заданной избирательности:

уА («) для контуров полосовых фильтров,

d0 =

2</аФ„ (п) для контуров одноконтурных каскадов,

где Фд (/г) = Фи (п) при замене а1Т на ап.

Предельное значение расчетного эквивалентного затухания кон­ туров полосовых фильтров при критической связи определяется из

ео=1+3</„2/2.

4.5. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УСЛОВИЙ И РАЗБРОСА ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ОСНОВНЫХ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УПЧ

Изменение внешних условий работы УПЧ (колеба­ ния температуры и напряжений источников питания, механических воздействий и др.) приводит к изменению параметров усилительных приборов и других деталей каскадов усилителей. Кроме того, параметры усилитель­

5.1.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Впредыдущих главах были получены общие соот­ ношения для коэффициентов усиления и эквивалентных затуханий контуров УПЧ с одноконтурными и двухкон­ турными каскадами. В эти соотношения входят коэффи­ циенты трансформации rrii, m t и собственные емкости контуров: С — в одноконтурных, Сь С2— в двухконтур­ ных каскадах. Выбор этих величин осуществляется при определенных ограничениях:

—значения mt-, mLне могут превышать единицу;

—в схемах с автотрансформаторным включением контуров nii, mi не должны быть меньше некоторой ми­ нимальной конструктивно выполнимой величины тт;

— в каскадах с обратным автотрансформаторным и обратным емкостным включением контуры m u m i свя­ заны условием m i + m i = 1;

—минимальная величина собственной емкости кон­ тура ограничена суммой распределенных емкостей мон­ тажа и контурной индуктивности Ст ;

—значительное уменьшение собственных емкостей контуров может ухудшить стабильность основных харак­ теристик усилителя;

—чрезмерное увеличение емкостей С, Сь С2 приво­ дит к росту собственных затуханий контуров, уменьше­ нию усиления и затруднениям в реализации контурных индуктивностей и критической связи в полосовых

фильтрах.

Величины mu mi, С, Сь С2 определяются в резуль­ тате электрического расчета УПЧ. Методика их расчета существенно зависит от конкретных требований, предъ­ являемых к усилителю, и от свойств усилительных при­ боров. При проектировании УПЧ приемников различного назначения приходится сталкиваться с самыми различ­ ными сочетаниями этих требований и свойств. В настоя­ щей главе будет показано, что указанные сочетания

в определенных пределах обладают некоторыми общи­ ми закономерностями и свойствами и может быть выде­ лено для одноконтурных каскадов семь и для двухкоитурных каскадов четыре так называемых режима работы межкаскадных цепей УПЧ.

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МЕЖКАСКАДНЫХ ЦЕПЕЙ

При расчете каскадов усилителя стремятся к тому, чтобы эквивалентные затухания контуров в схеме каска­ да, определяемые соотношениями*) (3.23), (3.29), (3.33) и (3.38), были равны расчетным значениям:

быть реализован. Поэтому в дальнейшем считается, что всегда d<do. Конкретные методы выполнения условий

в широкополосных ламповых усилителях при невысокой 1(меныне 20^30 Мгц) промежуточной частоте вносимые затухания Adu Adt малы и условия (5.1) и (5.2) обеспе­ чиваются увеличением собственных затуханий контуров d, dlf d2 путем шунтирования их резисторами. Напротив, в усилителях на биполярных транзисторах величины вносимых затуханий Adu Adi, как видно из выражений (3.25), (3.30), (3.35) и (3.39), могут быть сделаны до­ статочно большими. Значения Adi, Adt существенно за­ висят от коэффициентов трансформации, собственных емкостей контуров, входной и выходной проводимостей усилительных приборов. При обеспечении условий (5.1) и (5.2) обычно имеется достаточно широкая свобода вы­ бора элементов схемы каскада. Например, в одноконтур­ ном каскаде на биполярном транзисторе рис. 3.8 удов­ летворение (5.1) и( 5.2) может быть в большинстве слу-

Исключение составляют одноконтурные УПЧ, предназначенные для усиления стабильных узкополосных или монохроматических сиг­

чаев достигнуто лишь за счет соответствующего выбора коэффициента трансформации mi при известном произ­ воле в выборе значений т г- и С. По этой (и другим) причинам при выборе mif mif С, Сь С2 учитываются так­ же следующие важные требования:

— получение максимального усиления сигнала в каскадах, у которых можно пренебречь влиянием па­ разитной внутренней обратной связи в усилительных приборах, или получение максимального устойчивого коэффициента усиления, при необходимости учета этой обратной связи;

—обеспечение стабильности основных качественных характеристик усилителя не хуже заданной;

—максимальное удовлетворение технологическим требованиям.

Режимы работы межкаскадной цепи одноконтурных каскадов

1. Усилитель служит для усиления сигналов, частот­ ный спектр которых занимает определенную полосу ча­ стот (могут быть также предъявлены требования к изби­ рательности). Заданы общий коэффициент усиления и форма результирующей резонансной кривой. Влиянием внутренней обратной связи в усилительных приборах можно пренебречь.

Приведенный перечень требований является наибо­ лее распространенным в случае одноконтурных УПЧ. Удовлетворение этих требований может быть обеспечено одним из четырех режимов работы межкаскадной цепи:

—режим оптимального согласования;

—режим согласования;

—режим оптимального рассогласования;

—режим рассогласования.

Выбор того или иного режима определяется в основ­ ном, типом используемых усилительных приборов.

Рассмотрим особенности этих режимов.

В режиме оптимального согласования значения па­ раметров mu mu С выбираются так, чтобы коэффициент усиления был максимальным при согласовании усили­ тельных приборов соседних каскадов, а условия (5.1) и (5.2) выполняются только за счет входной и выходной giic, g22 проводимостей усилительного прибора без при­ менения шунтирующих резисторов. Этот режим работы

является основным для УПЧ на биполярных транзисто­ рах при умеренно-широкой полосе пропускания.

В широкополосных УПЧ могут иметь место затрудне­ ния с реализацией режима оптимального согласования, если £22, ёма(гпс) малы. При согласовании проводимо­ стей £22 и £ис их величина оказывается недостаточной для шунтирования контура и d3<ido-

В подобных случаях -можно поступить двояко. Можно сохранить согласование проводимостей £ 2 2 и £ п с , а не­ обходимое затухание d»=do обеспечить резистором шун­ та. Коэффициент усиления при этом уменьшается из-за дополнительных потерь энергии сигнала на сопротивле­ нии шунта.

Рассмотренный режим принято называть режимом

тельных приборов, увеличив при этом сопротивление ре­ зисторов шунта или исключив его из схемы. Из-за рас­ согласования усиление будет уменьшаться, но вследст­

получен заметный выигрыш в усилении по сравнению с режимом согласования. Отсюда и название режима — режим оптимального рассогласования.

Проводимости £22 или £ис могут быть весьма малы (у ламп и униполярных транзисторов) и их недостаточ­ но для шунтирования контура даже при т г= 1, //?/= 1. Мощность полезного сигнала, рассеиваемая на них, пре­ небрежимо мала по сравнению с потерями на собствен­ ной резонансной проводимости контура и на сопротивле­ нии резистора шунта.

Очевидно, что согласование проводимостей £22, £ и с утрачивает смысл. Этот режим называется режимом рас­ согласования.

2. Усилитель должен удовлетворять тем же исход­ ным данным, что и в предыдущем случае, за исключе­ нием следующих ограничений.

Во-первых, нельзя пренебречь влиянием внутренней обратной связи в усилительных приборах, ограничиваю­ щей величину устойчивого коэффициента усиления. При­ менение нейтрализации внутренней обратной связи или других методов повышения устойчивости (см. гл. 7) дает возможность увеличить устойчивый коэффициент усиле­

ния, однако из-за разброса параметров усилительных приборов и их нестабильности при изменяющихся внеш­ них условиях величина этого выигрыша также ограниче­ на. Кроме того, применение методов повышения устой­ чивости усложняет схему каскада, увеличивает количе­ ство деталей делает более трудоемкой первичную настройку усилителя и поэтому не всегда целесообразно.

Во-вторых, общий коэффициент усиления УПЧ может быть ограничен некоторой заданной величиной, превы­ шение которой нежелательно. В УПЧ с расстроенными каскадами число каскадов изменяется сразу двойками, тройками и т. д. Это может привести к чрезмерному избыточному усилению.

Таким образом, в обоих случаях приходится применять специальные меры по уменьшению коэффициента усиле­ ния. Для общности будем считать, что величина коэффи­ циента усиления каскада для каждого из рассмотренных случаев не должна превышать некоторого значения /Смаке или ^УМакс (максимальные коэффициенты усиления по напряжению и току).

Соответствующий режим работы усилителя называ­ ется режимом фиксированного усиления.

3. К усилителю узкополосных стабильных сигналов может быть предъявлено требование обеспечения макси­ мальной частотной избирательности. Требования к ши­ рине полосы пропускания не оговариваются. Коэффици­ ент усиления каскада не должен превышать максималь­ ного устойчивого значения. Это приводит к режиму фиксированного усиления при максимальной избиратель­ ности.

4. Усилитель предназначен для обеспечения стабиль­ ного усиления узкополосных или монохроматических сигналов. Задан результирующий коэффициент усиления. Требования к частотно-избирательным свойствам и к полосе пропускания не предъявлены. Влиянием внут­ ренней обратной связи в усилительных приборах можно пренебречь. Очевидно, что значения коэффициентов трансформации ть mi и собственная емкость контура С должны быть выбраны так, чтобы каждый каскад уси­ лителя отдавал максимально возможное усиление. УПЧ в этом случае будет содержать минимальное количество каскадов. Режим работы, удовлетворяющий перечислен­ ным условиям, называется режимом максимального усиления.