Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Усилители промежуточной частоты

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
17.18 Mб
Скачать

в (4.9) для упрощения записи индексы «к», получаем

K0l=^mimi\y2l\lg3V l - \ - ^ ,

(5.3)

причем здесь

 

ЛГэ“ 2и/рс?эСэ, СЭ= С С т-\-т С м -\-т Сис.

(5.4)

Сумма вносимых затуханий Ad\ и Adi в (3.23)

определя­

ется условием (5.1)

 

Ad{-\-Adi=dad= d0d = const.

(5.5)

Очевидно, что существует бесчисленное множество пар

значений

Adi и Adi, удовлетворяющих этому

условию.

Из этого

множества целесообразно выбрать

ту пару,

при которой коэффициент усиления /Coi принимает мак­ симальное значение. Это может быть сделано следую­ щим образом.

Умножив и разделив числитель и знаменатель урав­

нения (5.3) на

 

 

 

 

V AdiAdi =

rriitni У g,,gncl^fpC3

(5.6)

преобразуем его к виду

 

 

 

ь -

2/См

V à d j à d i

/е 74

К° '~

КГ+рг

d,

(5,7)

где Кк — наибольшее

значение

коэффициента усиления

каскада по напряжению

(при

р = а = 0 ) ,

называемое

усилительным потенциалом

 

 

 

Км = \У 21 H^VênSnc-

(5.8)

Нетрудно видеть, что коэффициент усиления Koi ста­ новится максимальным

к

К* Ad

К*

(5.9)

01

V T + V d°

/ 1

 

в случае

Adi=Adi=0,5Ad=0,5(dad) (5.10)

или, принимая во внимание (3.25) и (5.4), при коэффициентах трансформации

mio

=

с + Сп

Яне

(5.11)

 

-ти Vi\ё 2 2

 

ти

 

 

 

(5.12)

 

 

 

 

ill

где CM1-, См; — предельные максимальные значения ем­ кости контура С+ Ст, при которых т,о= 1, тю==\:

См)= (2C2a/A<iû22j[1—Q,b\d(ui2 + (inc)],

(5.13)

С ni ~ (2Сцс/Дй?аис)[1— 0,5Д ^(а22+аис)]»

(5.14)

ü2z= = 2ufpC zi/§z2, aiio = 2jc/pCnc/g'nc.

(5.15)

Выражения (5.10) —(5.12) являются условиями со­ гласования усилительных приборов соседних каскадов.

Коэффициент 1 —(d/d„)/ \/ 1 + р2 представляет собой к. п. д. межкаскадной цепи. Подставляя т |0 и /П/о в (5.4)

и

(4.90),

находим:

 

 

 

 

 

 

полную емкость контура

 

 

 

 

 

 

С э = ' ( С + С , „ ) / 1 — 0 , 5 A d ( a 2 2 + a i i c ) ,

 

( 5 . 1 6 )

 

приращение полной емкости

 

 

 

 

А/-» __//-"» I /"► \ 0 15 A d [(<ï| |СДС, Ic/6 *J le) "b(a2246’22. 6 *22)]

1

 

Д С Э ---- ( C - ) - C

m )

I _ n

ИЛИ (a.. 4 - а . . Л

 

W - 1 ' )

 

и относительное

приращение полной

емкости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.18)

Коэффициент

усиления k-ro

каскада

в соответствии

с

(5.10)

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

К

1 -

 

 

àdh

(5.19)

 

 

V

1+Р!

1/ и - Р !

d,u'

 

 

 

 

 

где Кмл,

Ра, d an,

A dk — соответственно значения Км,

р, du.

Ad k-ro каскада. Коэффициент усиления многокаскадно­ го усилителя, состоящего из N=n/v идентичных групп

расстроенных

каскадов,

равен

nfv

 

 

 

 

 

КС,

 

К on

к ык

IA d h

(5.20)

Y

1 + fk

 

x («)’

 

 

 

К — среднее

геометрическое

значение усилительного

потенциала группы расстроенных каскадов

 

 

 

' V

\ 1/V

 

 

п**)

Х (п)— функция, определяемая соотношением

у («) = V 1 + Й № й/Д<4) (5.21)

Аналитические выражения функции х(я) Для v = l, 2 и 3 приведены в табл. 5.1, где p=/W/Hn — нормированное единичное затухание. Численные значения функций %(п) для v= 1, 2 и 3 сведены в табл. 5.2—5.4.

Если все каскады тракта промежуточной частоты приемника, кроме первого (преобразователь частоты) и последнего, нагруженного детекторным каскадом, иден­ тичны, то выражение (5.20) принимает вид

^o (n + i) = ^

MIA MA^ 2

1/ х (я + *)•

 

 

где /Смш Амд — усилительные

потенциалы

преобразова­

теля частоты и оконечного каскада

 

 

Sa/2 l^gzzugnt

* « „ — I У21 1/2

д>

(5.22)

S„, gzztt — крутизна преобразования и выходная проводи­ мость преобразователя частоты; gBxn — входная прово­ димость детекторного каскада.

Коэффициенты трансформации mi0, тю контуров меж­ каскадных цепей преобразователя частоты и оконечного каскада вычисляются по формулам (5.11) и (5.12) призамене gw на gzm и Сп на Сггп (выходная емкость преоб­ разователя частоты) для преобразователя частоты и guc на gахд и Сне на Свхд (входная емкость детектора) для оконечного каскада.

Режим оптимального согласования может быть осу­ ществлен не всегда. Рассмотрим условия его реализуе­ мости.

Комбинируя уравнения (3.23), (3.25), (5.10), (5.11) и (5.12), получаем следующее соотношение для полного вносимого затухания:

àd = d3 d = di = 2àdi —

Тип усилетеля

Настроенный

Спарами

расстроен­ ных каска­ дов. Резо­ нансная кри­ вая типа В

Спарами

расстроен­ ных каска­ дов. Резо­ нансная кри­ вая типа С

Стройка­ ми расст­ роенных ка­ скадов. Ре­ зонансная кривая ти­ па В

Стройка­ ми расстро­ енных ка­ скадов. Ре­

зонансная кривая ти­ па С

1 (л)

ф(,2)

Г 2

Ф(л)

V i + &

ф(/1) _

2+ (п) J X

X I ф(л)

1+ Й

['-4 з]х

x [ 1 _ i^5)J

lg 2

lg[ № ' l

21g 2

lg m i +1

 

21g!

 

'I I + <

I

(1+ Й )г

31g 2

ig [ 64 ( n ,: ) + 'J

Т а б л и ц а 5.1

одноконтурных УПЧ в режиме оптимального согласования

з/з,

 

у у 2—1

Vn/ 2~

^4 -

ГРм~ 1+ ______

+1-/ <1+ Й ) '^ 1- 4Й

V

î+të

i / й - ' + К о + е ^ / ч - и ;

УI 1 »2

> + Р м

ÿ 2Ÿ V * - 1

-Çfï/'8-

Настроенный усилитель. Численные значения функции %(п)

Число каскадов п

И

1

2

3

4

5

1

6

7

8

9

1

10

1

 

 

0,010

1,010

1,013

1,015

1,018

1,020

 

1,021

1,023

1,024

1,026

 

1,027

0.012

1,012

1,016

1,019

1,021

1,023

 

1,026

1,028

1,029

1,031

 

1,033

0,015

1,015

1,020

1,023

1.027

1,029

 

1,032

1,035

1,037

1,039

 

1,041

0,018

1,018

1,024

1,028

1,032

1,035

 

1,039

1,042

1,044

1,047

 

1,050

0,022

1,022

1,029

1,034

1,039

1,044

 

1,047

1,051

1,055

1.058

 

1,061

0,027

1,028

1,036

1,042

1,048

1,054

 

1,059

1,063

1,067

1.071

 

1,075

0,033

1,034

1,044

1,052

1.060

1,066

 

1,072

1,078

1,083

1,088

 

1,093

0,039

1,041

1,052

1,062

1,071

1,079

 

1,086

1,093

1,099

1,105

 

1,111

0,047

1,049

1,064

1,075

1,086

1,096

 

1,105

1,113

1,121

1,128

 

1,135

0,050

1,059

1,076

1,091

1,104

1,115

 

1,126

1,136

1,146

1,155

 

1,163

0,058

1,073

1,094

1,112

1,128

1,142

 

1.155

1.168

1,180

1,191

 

1,202

0,082

1,089

1,115

1,137

1,156

1,174

 

1,191

1,206

1,221

1,235

 

1,249

0,10

1,111

1,142

1,170

1.'95

1,217

 

1,238

1,258

1,277

1,295

 

1,312

0,12

1,136

1,174

1,209

1,239

1,267

 

1,294

1,318

1.342

1,365

 

1,386

0,15

1,176

1,225

1,270

1,310

1,347

 

1,382

1,415

1.447

1,477

 

1,507

0,18

1,220

1.279

1.335

1,386

1,433

 

1,478

1,523

1,561

1,691

 

1,639

0,22

1,282

1,357

1,429

1,495

1,558

 

1,617

1,674

1,729

1,783

 

1,836

0,27

1,370

1,465

1,559

1,648

1,733

 

1,814

1,893

1,969

2,045

 

2,119

0,33

1,493

1,612

1,738

1,859

1,975

 

2,088

2,199

2,308

2,417

 

2,523

0,39

1,639

1,783

1.945

2,103

2,259

 

2,412

2,563

2.714

2,864

 

3,015

0,47

1,887

2,055

2,275

2,496

2,718

 

2,939

3,162

3,386

3,612

 

3,841

0,56

2,273

2,445

2,742

3,055

3,375

 

3,701

4,035

4,375

4,724

 

5,081

0,68

3,125

3,162

3,586

4,066

4,575

 

5,107

5,662

6,240

6,843

 

7,471

0,82

5,556

4,484

5,074

5,838

6,689

 

7,699

8,593

9,643

10,76

 

11,95

1.0

_

7,872

8,491

9,812

11,42

 

13,25

15,28

17,52

19.95

 

22,61

1,2

19,29

17,09

19,15

.22,34

 

26,25

30,80

35.98

41.82

 

48,35

1,5

835,0

76,80

68,55

75,09

 

86,97

102,6

121,7

144,2

 

170,6

1,8

1793

450,7

373,4

 

389,1

439,1

512,2

606,3

 

722,2

2,2

12468

 

6734

5767

5851

6421

 

7341

Увеличение полосы пропускания П„ или числа каскадов п приводит, как следует из выражения (4.37), к увеличе­ нию расчетного затухания контура do и для выполнения (5.1) необходимо увеличивать d a и Ad . Из последнего соотношения видно, что это может быть сделано за счет увеличения коэффициентов трансформации /п,0, тю и уменьшения собственной емкости контура С. Значения /п,о и тю не могут превышать единицу. При m,0= 1 и т/о=1 (С>0) полное вносимое затухание будет макси­ мальным

Де?м = 2/а,.

 

 

(5.23)

где а,'==а22-|-а11С+ атс;

 

 

 

(5.24)

® тс 2*ЫС + Ст ){ 1Ig»

при mio=

1.

ё г г ^

£ ц с .

1 /ffi.e

при m,e'=

1,

ëji!

^ п с -

Усилитель с парами расстроенных каскадов. Численные значения функции %{п)

 

 

Р==>. v =

1

 

 

 

V = i . 11

 

 

 

 

Число каскадов п

 

 

Число каскадов п

 

 

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

0,010

2,058

4,187

8,502

17,25

34,95

3,716

9.177

21,66

49,88

113,1

0,012

2,070

4,225

8,607

17,51

35,58

3,752

9.308

22,06

51,00

116,1

0,015

2,088

4,284

8,767

17,91

36,54

3,803

9.509

22,67

52.73

120,7

0,018

2,106

4,344

8,931

18,32

37,53

3,862

9,705

23,31

54,32

125,4

0,022

2,131

4,426

9,154

18,89

38,89

3,938

10,00

24,19

57,02

132,1

0,027

2*162

4,530

9,443

19,62

40,68

4,037

10,37

25,35

60,32

141,0

0,033

2,201

4,663

9,834

20,55

42,94

4,160

10,84

25,82

64,58

152,6

0,039

2,240

4,794

10,18

21,52

45,34

4,288

11,33

28,40

69,17

165,3

0,047

2,295

4,980

10,71

22,90

48,78

4,469

12,03

30,68

75,88

184,0

0,056

2,359

5,201

1.1,34

24,58

52.99

4,687

12,89

33,49

84,32

207,8

0,068

2,448

5,515

12,26

27,03

59,23

5,003

14,15

37,73

97,25

245,1

6,082

2,559

5,911

13,44

30,24

67,57

5,414

15,83

43,49

115,3

298,2

0,100

2,713

6,475

15,15

35,02

80,23

6,021

18,37

52,47

144,2

385,8

0,12

2,901

7,183

17,36

41,35

97.45

6,824

21,81

65,10

186,3

517,8

0,15

3,222

8,436

21,43

53,43

131,4

8,365

28,65.

91,37

278,0

818,8

0,18

3,599

9,974

26,66

89,61

178,8

10.50

38,39

130,9

423,8

1324

0,22

4,215

12,62

36,12

100,5

273,8

14,88

58,83

219,0

771,5

2610

0,27

5,234

17,28

54,02

163,0

479,2

25,64

107,9

445,8

1748

6540

0,33

7,032

26,11

91,04

303,6

980,3

65,74

259,1

1193

5286

22310

0,39

9,945

41,40

161,2

595,9

2119

413,2

7960

3890

19100

90350

П,47

17,79

84,27

380,3

1616

6560

7645

30250

158300

843300

0,56

46,21

226,2

1189

5902

27840

 

 

0,68

___

1467

8451

49960

284400

7,352

23,99

55,68

141,9

351,9

0,010

5,311

14,26

35,95

87,67

209,1

0.012

5,377

14,50

36,75

89,99

215,5

7,465

21,42

57,10

146,1

364,1

0.015

5,477

14,89

37,98

93,60

225,5

7,638

22,08

59,30

152,8

383,2

0,018

5,581

15,28

39,26

97.38

236,0

7,817

22,77

61,59

159,8

403,3

0,022

5.724

15,83

41,05

102,7

250,9

8,066

23,73

64.82

169,7

432,1

0,27

5,910

16,55

43,41

109,8

270,9

8,394

25,00

69,14

183,1

471,3

0,033

6,146

17,47

46,47

119,0

297,3

8,815

26,64

74,77

200,8

523,5

0,039

6,397

18,46

49,77

129,1

326,6

9,268

28,42

80,94

220,4

582,2

0,047

6,755

19,88

54,62

144,2

370,6

9.929

31,03

90,11

250,0

672,0

0,056

7,196

21,65

60,74

163,5

428,2

10,76

34,33

101,9

288,7

791,7

0,062

7,853

24,32

70,20

194,0

520,7

12,04

39,45

120,6

351.3

989,3

0,082

8,741

27,99

83.48

237,9

657,5

13,85

46,69

147,7

444,4

1291

о,ю

10,12

33,78

105,1

311,8

894.7

16,84

58,62

193,6

607,7

1838

0,12

12,08

42,09

137,3

425,8

1275

21,45

76,72

265,5

873,4

2763

0,15

16,28

60,00

209,8

695,9

2221

32,85

119,2

441,1

1555

5264

0,18

23,11

88,51

331,1

1175

3999

59,96

195,7

767,8

2895

10480

0,22

41,71

158,9

645,7

2501

9282

169,1

424,4

1759

7207

28470

0,27

128,0

382,2

1678

7205

29710

1468

6014

26680

116400

0,33

15410

6756

31886

147500

14580

40680

181900

861900

0.39

13347

41560

198500

994600

Режим оптимального согласования (при С>0) может быть реализован, если

dad AdM.

Если dad>AdM, то для реализации режима приходится уменьшать собственную емкость контура. Полагая AdM= =<4—d, из (5.23) определяем необходимую величину

117

этой емкости

С -J- Ст — 2

I -- (d 9 -- d) (а 22

а пс) \ /

 

d ^ d

Л

С о

при g2? <#!,<:.

 

 

(5.25)

 

 

‘.*110

П ? И g ° . a > g n c -

 

При С—0 полное вносимое затухание приобретает на ибольшее значение:

 

 

Д(/и — 2/«ï(n,

 

(5.26)

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5.4

 

Усилитель с тройками расстроенных каскадов.

 

Численные значения функции %(п) у

 

 

м --Уз . г =1

 

 

V s1’11

 

И*

Число каскадов п

Число каскадов п

3

6

 

3

G

9

 

9

0,01

4,207!

17,45

72,21

17,31

149,9

1144

0,012

4,250'

17,76

73,99

17,71

155,3

1199

0,015

4,316

18,24

76,75

18,32

163,7

1286

0,018

4,383

18,73

79,63

18,97

172,8

1380

0,022

4,475

19,41

83,66

19,88

185,7

1517

0,027

4,594

20,30

89,02

21,10

203,5

1712

0,033

4,742

21,44

95,97

22,71

227,7

1982

0,039

4,896

22,65

103,5

24,49

255,2

2302

0,047

5,113

24,39

114,7

27,17

298,4

2822

0,056

5,374

26,54

128,8

30,70

357,8

3571

0,068

5,749

29,76

150,9

36,45

460,1

4941

0,082

6,235

34,13

182,1

45,21

626,8

7342

0,1

6,944

40,91

233,5

61,34

959,3

12590

0,12

7,870

50,41

310,6

90,33

1608

23997

0,15

9,604

70,04

485,8

185,4

3895

70500

0,18

11,91

99,42

780,0

514,5

11350

246200

0,01

29,27

315,8

2899

44,91

565.3

5921

0,012

30.J4

329,7

3064

46,56

594.3

6308

0,015

31,51

351,9

3333

49,18

641,2

6943

0,018

32,96

375,9

3627

52,01

692.5

7650

0,022

35,05

410,9

4068'

56,14

768,6

8723

0,027

37,93

460,2

4704

61,96

878,2

10710

0,033

41,82

529,0

5620

70,08

1035

11790

0,039

46,27

610,3

6740

79,74

1226

15610

0,047

53,29

742,8

8644

95,69

1550

20840

0,056

63,06

934,9

11540

119,4

2044

29210

0,068

80,34

1291

17260

165,6

3026

46890

0,082

110,0

1931

28350

257,7

4975

84560

0,1

175,7

340,4

56330

525.5

10190

193600

0,12

335,9

6933

130400

1668

25930

545300

i 18

i де aI(n= a ï при С — 0. В пределе

режим оптимального

согласования может быть осуществлен, если

dad ^ .h d п.

(5.27)

Очевидно, что существует предельное максимальное зна­ чение расчетного затухания d0u, полосы пропускания ка­ скада Пщ и числа каскадов УПЧ /г„, при которых воз­ можна реализация режима оптимального согласования

don= d + Adn, Tlui=fi>doa.

(5.28)

Общее выражение для пп УПЧ с резонансной кривой

типа В_ может быть получено из (4.33)

и (4.37) при

сгп —1^2, d o = d o n

Аналитические выражения для пп различных типов усилителей приведены в табл. 5.1. При da=doa коэффи­ циент усиления каскада будет наибольшим. Комбинируя (5.9), (5.26) и (5.27), определяем

К— ________ 1

КН И Г i+ 0 .5 d « Im '

аиз (5.13), (5.14), (5.26) и (5.28) находим удобные при инженерных расчетах соотношения для предельной мак­ симальной емкости контура

'глг

'*“*22

Ы0П

I у-» Л

а гг

( d , ~ d ) ( d ü a - d )

"Г°т ’

Сal —

2Cïlc

 

dnn

(5.29)

 

■I

а пс

(d »

d) (d 0]

Величина расчетного затухания d0 уменьшается при пе­ реходе от настроенных усилителей к усилителям с пара­ ми и тройками расстроенных каскадов, а также при пе­ реходе от одногорбой резонансной кривой к резонансной кривой с провалами вершины из-за уменьшения функ­ ции фп(я)- Это обстоятельство также может быть исполь­ зовано для реализации режима оптимального согласова­ ния. Недостатком такого подхода является, как видно из

(5.9), уменьшение коэффициента усиления 7C0i из-за уменьшения dDи увеличения р.

В каскадах с обратным автотрансформаторным и об­ ратным емкостным включением контура (см. табл. 3.1) коэффициенты трансформации mit гщ связаны выражени­ ем (3.11). Режим оптимального согласования осущест­ вляется, как следует из (5.11) и (5.12), путем выбора одного из коэффициентов трансформации и собственной емкости контура из условий

min =

-,

C = m2CMi~ Ст

или

_____ 1_

(5.30)

 

С — m |eC Mi. On

 

,

 

1+ ^ ёис/§22

 

Коэффициент усиления каскада /Coi (5.9) существенно зависит (в узкополосных УПЧ) от величины собственно­ го затухания контура d. При небольшой разнице между d0 и d величина Koi может быть малой. Полагая в (5.9) Koi>l, р = 0, находим условие выбора собственного зату­ хания контура

d< d9(l— UKu).

Режим оптимального согласования обладает некото­ рыми специфическими свойствами. Основные из них за­ ключаются в следующем.

1. Коэффициент усиления по напряжению (5.9) и

(5.20) не зависит от собственной емкости контура С, емкости монтажа Ст входной Сцс и выходной С22 емко­ стей усилительного прибора.

Физически это свойство может быть объяснено сле­ дующим образом. Увеличение С, Ст, Сцс, С22 приводит к увеличению полной емкости контура Сэ. При этом' улучшаются фильтрующие свойства контура и сужается полоса пропускания (Adi. Adi, d0, К01 уменьшаются). Для восстановления прежнего значения полосы пропускания приходится увеличивать коэффициенты трансформации mi0i гпю, что приводит кросту/Coi (подробнеесм. п. 3).Все сказанное справедливо лишь до тех пор, пока изменения указанных емкостей не приведут к заметному изменению

собственного затухания контура d

и величины Ad/d?>.

В широкополосных УПЧ обычно dD^ d

A d ^d :) и коэффи­

циент усиления практически не зависит от перечислен­ ных емкостей.