книги / Усилители промежуточной частоты

ли с двойками, тройками и т. д. расстроенных каска­ дов); двухконтурные усилители; усилители с комбиниро­ ванным соединением одноконтурных и двухконтурных каскадов; усилители со сложными межкаскадными це­ пями и усилители с обратными связями.

7. По способу включения усилительных приборов:

собщим катодом; с общим эмиттером; с общей базой;

собщим истоком, затвором, на каскодных соединениях двух усилительных приборов.

8. По способу включения колебательных контуров к усилительным приборам: трансформаторное; авто­ трансформаторное; емкостное и др.

9. По способу питания каскадов: с параллельным питанием всех каскадов от одного источника; с парал­ лельным питанием всех каскадов от двух источников; с последовательным питанием всех каскадов от одного источника; с комбинированным питанием.

10. По форме резонансной кривой: с одногорбой вер­

признаки и не исчерпывает всех различий УПЧ. Некото­ рые дополнительные свойства будут рассмотрены в даль­ нейшем по ходу изложения материала.

2.1.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Вкачестве усилительных приборов в УПЧ приме­ няются:

—электронные лампы (пентоды и триоды),

—биполярные транзисторы,

—полевые (униполярные) или канальные транзис­

торы.

До 60-х годов нашего столетия основным типом уси­ лительных приборов УПЧ были электронные лампы. В настоящее время электронные лампы вытесняются транзисторами, которые имеют по сравнению с лампами ряд серьезных преимуществ. Отечественная полупровод­ никовая промышленность выпускает достаточный ассор­ тимент транзисторов, удовлетворяющих условиям их использования в УПЧ приемников, работающих в раз­ личных условиях. Использование транзисторов вместо электронных ламп повышает эксплуатационную надеж­ ность и экономичность приемников, открывает возмож­ ности для микроминиатюризации аппаратуры. Однако некоторые типы высокочастотных транзисторов в настоя­ щее время уступают электронным лампам по стоимости и отдаваемой мощности. По этой причине электронные лампы еще остаются широко используемым типом уси­ лительных приборов УПЧ широковещательных и спе­ циальных приемников.

2.2. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ^ ПРИБОР КАК АКТИВНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИК

Электрические свойства усилительных приборов в настоящее вре­ мя описываются двумя основными методами, имеющими принципи­ альные различия. Первый метод основан на представлении усилитель­ ного прибора в виде активного четырехполюсника, свойства которого определяются взаимной зависимостью напряжений и токов на полю­ сах прибора. Эти зависимости могут быть получены экспериментально и представлены графически в виде статических характеристик. Одна­ ко параметры усилительного прибора, найденные по статическим ха­ рактеристикам, достаточно полно определяют свойства усилительного прибора только при сравнительно низких частотах усиливаемого сиг-

пала. На высоких частотах в связи с этим 'применяются специальные методы, основанные на измерении активных и реактивных составляю­ щих параметров па требуемой частоте. Представление усилительного прибора в виде эквивалентного активного четырехполюсника удобно тем, что не требует знания внутренней структуры усилительного прибора.

ю

Рис. 2.1. Физические эквивалентные схемы усилительных приборов:

а — электронная лампа; б — биполярный транзистор; в — униполярный тран­ зистор.

Второй метод описания электрических свойств усилительного при­ бора основан на определенных представлениях о принципе его дей­ ствия и происходящих в нем физических процессах. Усилительный прибор моделируется электрической эквивалентной схемой, представ­ ляющей собой соединение генераторов э. д. с. или тока и обычных пассивных элементов. Эквивалентная схема должна отражать с необ­ ходимой степенью точности электрические свойства реального усили­ тельного прибора. Величины элементов такой схемы стараются сде­ лать независящими ог частоты и используют их в качестве так назы­ ваемых физических параметров усилительного прибора. Основным

достоинством физических параметров Является их способность отра­ жать как внешние, так и внутренние свойства реального усилительно­ го прибора.

Физические процессы в усилительном приборе можно моделиро­

вать в общем случае различными электрическими схемами, каждой из которых соответствует своя система физических параметров.

Наиболее простую эквивалентную схему, которая 'явилась осно­ вой для разработки теории ламповых УПЧ, имеет элек|ронная лампа

во всем диапазоне возможных значений промежуточных частот. На частотах /о^ 2 0 Мгц проводимости g gK^ 0 , gau—l/fti.:Ha более вы­ соких частотах они возрастают примерно пропорционально квадрату частоты:

g g K = afl, gtKS S ( 1 /Ri) + bfl,

где a, b — константы, зависящие от типа лампы.

Структура эквивалентной схемы биполярного транзистора зави­ сит от его типа и обычно содержит больше элементов, нем схема за­ мещения электронной лампы.

На рис. 2.1,6 показана эквивалентная схема широко, используе­

ра в виде активного линейного четырехполюсника, что позволило провести общий анализ усилителей, разработать общую теорию и инженерные методы расчета для усилительных приборов любого ти­ па. Недостаток такого представления — частотная зависимость пара­ метров приборов — несуществен, так как УПЧ обычно имеют фикси­ рованную настройку и для расчета основных качественных показа­ телей достаточно знать параметры усилительного прибора на номи­ нальной промежуточой частоте. Усилительный прибор в виде актив­ ного линейного четырехполюсника показан на рис. 2.2. Он имеет'три электрода: / — управляющий, i — выходной, о — общий. Управляю­

щий и общий электроды образуют входную цепь или цепь управления усилительным прибором. К этой цепи подводится напряжение щ уси­ ливаемого сигнала. Выходной и общий электроды образуют выход­

ную цепь или цепь нагрузки. Отсюда снимается напряжение усилен­ ного сигнала in. Под воздействием входного напряжения щ усили­ тельный прибор преобразует энергию источников питания в энергию усиливаемого сигнала, обеспечивая тем самым его ускорение.

Четырехполюсник, как уже отмечалось, описывается системой двух линейных уравнений, связывающих напряжения и токи на его входных и выходных полюсах. Положительные направления напряже­ ний и токов показаны на рис. 2.2 стрелками. Если в качестве аргу­ ментов рассматривать входное и выходное напряжения, то уравнения четырехполюсника могут быть записаны в следующем виде:

Комплексные коэффициенты //и, У\г> //21. У22, имеющие размерность

проводимостей, образуют систему (/-параметров усилительного при­ бора. Если за независимые переменные принимаются входной ток и выходное напряжение, то уравнения четырехполюсника принимают вид

Комплексные коэффициенты Лц, /ii2, Л21, h22 составляют систему ft-параметров усилительного прибора, причем Лц имеет размерность сопротивления, h22— проводимости, h\2 и h2\ — безразмерные ве­ личины.

Эти две системы параметров получили на практике наибольшее распространение. Одна система параметров легко преобразуется в другую при помощи формул перехода. Для у- и /г-параметроз эти формулы имеют вид

где Ah=hnh22—hi2h2l; А у= уц у22—у\2У2\.

Выбор системы параметров определяется тем, какая из них дает большие практические преимущества (краткость математических вы­ кладок, простота расчетных соотношений, удобство непосредственно­ го измерения параметров и др.).

В настоящее время большинство наиболее авторитетных специа­ листов склоняется в пользу системы //-параметров. Достоинства этой системы заключаются в следующем: во-первых, достигается наиболь­

схемы усилительных приборов.

Вместе с тем следует отметить, что с точки зрения простоты и точности измерении несколько более удобными оказываются h пара­ метры. Основной системой параметров, принятой в данной книге при построении теории УПЧ, является система //-параметров, а система /i-параметров как вспомогательная используется только при анализе транзисторных УПЧ с общей базой и каскодных УПЧ типа общая база — общая база и общая база — общий эмиттер при последова тельном включении входной непч транзистора в колебательный контур.

Электронные лампы и транзисторы в каскадах УПЧ могут быть включены различными способами. В ламповых УПЧ наиболее широко применяются каскады на пентоде с общим катодом (основной способ включения, рис. 2.3,а) и каскодное включение двух триодов по схеме общий катод — общая сетка (ОК — ОС, рис. 2.3,6). В транзисторных УПЧ практическое применение получили:

— схема с общим эмиттером (основной способ включения бипо­ лярного транзистора) — рис. 2.3,о;

Рис. 2.3. Схемы усилительных приборов УПЧ:

же с общей базой; д—з — каскодные соединения биполярных транзисторов со­ ответственно ОЭ—ОЭ, ОЭ—ОБ, ОБ—ОЭ и ОБ—ОБ; и — полевой транзистор с общим истоком; к — то же с общим затвором.

—схема с общей базой — рис. 2.3,г;

—четыре типа каскодиых соединений двух транзисторов: общий эмиттер — общий эмиттер (ОЭ—ОЭ) — рис. 2.3,д, общий эмиттер — общая база (ОЭ—ОБ) — рис. 2.3,е; общая база — общий эмиттер

мых к УПЧ, является слабое влияние внутренней обрат­ ной связи на его качественные показатели. Выполнение этого условия позволяет при анализе УПЧ не учи-

Рис. 2.4. Формальные эквивалентные схемы усилительных приборов:

а, б — полные; в, г — упрощенные.

тывать обратной связи и упростить эквивалентную схе­ му, полагая i/i2= /*i2=0 (рис. 2.4,в, г ). При таких пред­ посылках едеЛан вывод всех соотношений для основных

том внутренних Лумов показана на рис. 2.5. Причинами возникнове­ ния шумов в элерон н ы х лампах являются: