Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 16
Текст из файла (страница 16)
3.9). В усилителе на БТ влияние емкости Сп приводит к аналогичным изменениям формы резонансной кривой. Однако вследствие комплексности прямой и обратной проводимостей (Уз, и У,,) имеют место все четыре составляющие входной динамической проводимости (см. рис. З.б). Рассмотрим влияние проводимостей Счт, ог и В».ос па форму резонансной кривой.
Изменения С. ос с частотой как бы частично подстраивают входной контур под изменяющуюся частоту, т.е, расширяют вершину резонансной кривой. Действительно, при резонансе С „„ос= О. При понижении частоты С т„~х. увсличивастся, резонансная частота понижается и фактическая расстройка контура опюситсльно резонанса уменьшается При повышении частоты Сз,„ог отрицательна. Полная емкое ~ ь контура уменьшается, резонансная частота увеличивается, чго приводит к умепьшспи!о фактической расстройки и соотвегствегшо к увеличени!о усиления (рис.
3.10, штриховая линия). При достаточно болыпой расстройкс Сз„„ог уменьшается и перестает влиять на форму резонансной кривой контура. ! !Роводимость Сн,,ог Уменьшается при отклонении <астоты от резонансной в обе стороны. При этом увеличивается добротпосп входного контура, растет усиление справа и слева от резонанса. Вершина резонансной кривой расширяется, прямоугольпосп улучшается !рис. 3.10, штриховая линия).
В4 глава з Итак, ОС в усилителе приводит к деформации формы резонансной характеристики. Возможно даже самовозбуждение усилителя из-за отрицательной проводимости 6,„ос. 3.5. УСЛОВИЕ УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЯ Известно, что в усилителе с ОС рассмотренного в з 3.4 типа условием самовозбу>кдения являются неравенства /Зл >- и,//„, ос = 0; 6,~ -'- л/б„„ос = О, (3.33) псрьос из которых зквивалентно условию баланса фаз, второе ус.ювшо баланса»л~плитуд. Поскольку условие баланса фаз выполняется при определенных отрицательных расстройках выходного контура, то устойчивосзь усилителя возможна только при нарушении условия баланса амплитуд.
Усилитель не будет самовозбу>кдпься, сслн пол~>ая активная проводимость контура на его входе с > учетом ОС будет положительной: Ол '- л, О„„ос > О. Однако отсутствие самовозбуждсния еще пе обеспечивает стабильную работу усилителя. т.с. ~>сизме>шесть его показателей. Веслом ко>ффициснт устойчивости /г> = (г/и " л1С>п, ос)/6э>, (3.34) ко> орый характеризуег запас устойчивости. Если /г>= О, то усили'сль самовозбу>кдается.
При /с„= 1 ОС отсутствует, что соответствует максималыюй устойчивости усилителя. Практически зада>отея значением /~,,=- 0.8...0,9 )то означает, что под действием ОС допустимое опюсительнос изменение показателей усилителя (усиления и >юлосы пропускания) не превышает 20",>О.
Чем ближе /г> к единице. тем устойчивое усилитель. Аналогичные рассу>кдения справедливы и для ООС: показатели усилителя нс должны претерпевать существенных изменений, погпому берут /гя = 1,1...1,2. 1.!айдем условие устойчивой работы усилителя с заданным запасом устой ~ивости. Из (3.32) 6„„х =- >>/(,.~ Г,>ун ~д(/р, г), (3.35) ю!с 1;(ср, с) = (сов ~р.ьг, сйп <р)/(1-ь ~') (3.3б) >!>) н>гци>ц определяющая зависимость Г/„„ог от расстройки г, и ;>р~умщпа д. Характер отой зависимости.
а следовательно, и акп>шн>н сошавляющсй входной динамической проводимости б„ог о~ ~ поклал> ш> рис. 3.1! (силош~>ая линия). Как функция аргумен>а ~р шщ булез изменяться (штриховые линии па рис. 3.11), приб,шж;шсь к Г/них или П „,ог (см. рис, 3.6, и или рис. З.б, в).
При 85 Усилители радиосигналов Рис. злт положительной ОС О„,гх отрицательна, при отрицательной поло- жительна. Подставим значение б„,ог- из (3.35) в (3.34): йт = 1 -~- л, лгал/!.„! Уп Ун ! 8 (гр, 5). Из (3.37) (3.37) лгя, !у,,!= (3.38) л, л„/ У1з(/8(гр,с) ! В (3.38) введены знаки абсолютной величины //гт — 1! и ! 8(гх Ц) /, чтобы объединить оба случая ОС в одной формуле, так как пРи ПОС /гг < ! и 8(гР, с) < О, а пРи ООС /с,> ! и д(ой Ц) > О.
Умножая обе части (3.38) на л» ! 1'з, ! Ли и решая его озз|осительпо К,= пгргзРл ! Уз, /, получаем значение устойчивого коэг!и1: и!пента усиления с запасом: Кс уг гг, 1~~8(гр,~)~ 1',, Л„ (3.39) Устойчивость обеспечивается, если Ко<К„тги При идентичных контурах на входе и выходе усилителя (/(л = /г', ) и л~ = и выражение (3.39) примет вид (3.40) !8(ф,и ЙХ,. Г Ото>ода следует, что для получения большего устойчивого усиления УП следует выбирать с максимальным значением отношения , '?'~!/!) и 1 Параметр А. = ! Уп !/! 1'и! характеризует одновременно усилительные способности электронного прибора и паразитную ОС. Усиление возможно, если А, > 1. Исследование (3.3б) на экстремум по ч показывает, что функция 8(гр, 5) имеет экстремумы: глава з 86 д (~р, ~)„„„=- 0,5 (1 — соз <р); д (с>.
сг)„„, = 0,5 (1 + соз 4>). (3.41) (3.42) В общем случае в усилителе на БТ глубина отрицательной ОС больше, чем положительной. В усилителе на ПТ они одинаковы (д> = к/2). При исследовании влияния внутренней ОС на показатели усилителя нужно исходить из наибольшей абсолютной величины активной составляющей входной динамической проводимости. В соответствии с (3.42) из (3.40) устойчивый коэффициент усиления /сО >с~ (3.43) (3.45) Этот случай соответствует условиям в> «а>~ и (с>С,>) )) б,> (3.4б) Практически эти условия выполняются, если транзистор работает в области частот ниже предельной по крутизне частоты щз, Тогда (3.45) принимает вид к„,,=/г/~,-~)а„г с„. (3.47) При /гя= 0,9 (или /се = 1,!) К,„,,=ОЧ Я„/ аз.
(3.48) В многокаскадном усилителе выходной контур данного каскада является входным для следующего каскада. При наличии ОС он шунтируется входной динамической проводимостью следующего каскада. Из-за этого его эквивалентная проводимость изменя- Рассмотрим частные случаи. 1. Пусть соз <р = 1, ф = О, что из (3,30) соотве~ствуе~ условию т„= т>ь При этом из (3.43) к„„=Д~Дц, (3.44) При условии т„= т ~ в усилителе возможна только ООС. Усилитель будет абсолютно устойчив, но чтобы его показатели не менялись заметно под действием случайных причин, коэффициент усиления не должен превышать значение, определяемое (3.44). У современных транзисторов обычно т,з > т„(чаще т„)>т»).
2. Пусть соз (р = 1, р = О. При этом из (3.43) устойчивый коэффициент усиления Усилители радиосигналов 87 ется, что влечет за собой изменение входной динамической проводимости и параметров входного контура данного каскада в еще большей с~слепи. Таким образом, многокаскадный усилитель менее устойчив, чем однокаскадный. Однако если в каждом каскаде выполняется условие (3.48), то устойчивость они>кается незначительно.
Из (3.47) и (3.48) следует, что проверять усилитель на устойчивость следует на высшей частоте диапазона. Если фактический коэффициент усиления окажется болыне устойчивого, то нужно принимать специальные меры для повышения устойчивости. 3.6. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЗОНАНСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Существуют пассивные и активные методы повышения устойчивости.
Пассивные методы сводятся к уменьшению фактического коэффициента усиления до величины, не превышающей значения устойчивого коэффициента, чтобы выполнялось неравенство ле ь /Сс гтт. Для этого достаточно, например, уменьшить коэффициенты включения контуров или сопротивления контуров А,. Найдем коэффициент включения лй (см. рис, 3.5) из условия (3.49), для чего используем (3.12) и (3.39): (3.49) и, гггргг! 1',1А, <= л, Отсюда /гт — 1 ~ гг~А, ! д(гр,г) )! У,зУ„~' (3.50) 2) /г„— 1! ,А, (У,зУ„(' (3.51) Коэффициент включения л.
определяется из условия получения треб> емого результирующего затухания контура: г/, = г/и + и р6,, + птрб». ~де А, =,//г, А,,; л, — известен из расчета предыдущего каскада или ВЦ. С учетом (3.42) при выполнении условий (3.4б) формула (3.50) принимает вид ГЛАВА З Отсюда коэффициент рОи ~ рб„ Активные методы повьнления устойчивости позволяют увеличить К>>,, и тем самым реализовать потенциальные усилительные возможности АЭ.
!< этим методам относятся: нейтрализация внутренней ОС, противополо>кной внешней ОС, и каскодное соединение АЭ. Нейтрализация внугренпей ОС внешней. Внутреннюю ОС АЭ можно нейтрализовать с помощью специальных цепей. Гели устранить ее влияние, то в принципе отсутствует необходимость в ограничении коэффициента усиления. вызванная условием устойчивости (3.49), и усилитель может обеспечить максимальное усиление. определяемое (3.18). Известны различные схемы нейтрализации. Нейтрализация параллельного типа представляет собой параллельное соединение двух четырехполюсников: УП и нейтрализуюшей цспн с проводимостью У„(рис.
3.12). Найдем результирующий параметр У~ „двух параллельно соединенных четырсхнол>осликов. По определению )п„=АЛЬ ~и, ..с= (Ь> +!ь>У~И = У„)',. Обратная связь отсутствует, если У,.„= У,> ч- У»= О. Отсю:ш получаем условие нейтрализации У»= — У>. Следовательно, нсш, нейтрализации должна иметь схему, аналогичную цепи У~ ак~нщкн о четырехполюсника, Напря>кение ОС через цепь нейтрализщнш должно подаваться на вход усилителя в противофазе с ~см, ко горов попадает на вход через цепь внутренней ОС. В прак~ ~веских схемах используют автотрансформаторный или трансформа >орный фазоинвертор. У ~ранзисторов б~> и Сц зависят от частоты, поэтому в диа~ы ивовы; и широкополосных транзисгорных усилителях нейтрали санно нс применякп.
В настоящее время нейтрализацию исшнш>ую~ в узкополосных УПЧ. Рис. Зля Усилители радиосигналов 89 Возможна также последовательная цепь нейтрализации. Она обеспечивает точную нейтрализацию на одной (обычно резонансной) частоте, Ее удобно использовать в тех случаях, когда не должно быть гальванической связи между выходной и входной цепями усилителя, поскольку Ся одновременно играет роль разделительного конденсатора. Каскодиое соединение АЭ. Для повышения устойчивости усилителей используют каскодное соединение двух АЭ, при котором выход одного АЭ соединяется с входом второго непосредственно, без частотно-зависимых цепей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
