Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Влияние внутренней ОС при таком соединении уменьшается, так как эквивалентная проводимость ОС определяется обратной проводимостью двух УП. Чтобы подчеркнуть особенность такого каскадного соединения, его назвали каскодным. Для анализа его удобно рассматривать как один каскад, у которого оба УП замещаются некоторым эквивалентным четырехполюсником с эквивалентными параметрами: Хп Х~~ уц) м/(угц ~ у~~) у'3 у'" у Гз/(у " + у1!) (3.52) Хз! Х Л/(у з + Л1) Х!2 ) ну) /(у зз ~г у и). С учетом этих соотношений остаются справедливыми все расчетные формулы предыдущих разделов.
В настоящее время в усилителях на БТ наибольшее распространение получили варианты соединения общий эмиттер — общий эмизтер (ОЭ-ОЭ) и общий эмиттер — общая база (ОЭ-ОБ). Схема ОЭ вЂ” ОЭ используется на частотах /, < Е..2 МГц (например, в УПЧ радиовещательных приемников). Схема ОЭ вЂ” ОБ применяется на более высоких частотах, в частности в диапазонных усилителях декаметрового и метрового диапазонов, в широкополосных усилителях.
В усилителях на ПТ хорошие показатели имеет схема общий исток — общий затвор (ОИ-ОЗ). Используется также соединение общий исток — общая база (ОИ вЂ” ОБ). Каскодные усилители имеют на несколько порядков меньшую проводимость ОС, что позволяет получать высокое устойчивое усиление без использования нейтрализации. Из (3.52) можно определить параметр А„= ~ )м,~/~ )ц,~Ау, каскодных усилителей, в частности для схемы ОЭ вЂ” ОЭ с одинаковыми транзисторами Ау,= = ~Хе,~ /~Х, ~ и длЯ схемы ОЭ ОБ Ау ! Уу,!/))ц()ц+ Ууз) ~, что существенно больше, чем в схеме с ОЭ. Устойчивый коэффициент усиления каскодных схем определяется выражением (3.43) с уче- ГЛАВА З 90 Рис. 343 том нового значения А„„. На рис.
3.13 приведена схема каскодного усилителя ОЭ вЂ” ОБ с последовательным питанием транзисторов. Широкое применение нашли каскодные усилители в интеграл ьном испол ненни. 3.7. РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ Рассмотрим зависимости резонансного коэффициента усиления от частоты в усилителях, схемы которых приведены на рис. 3.1 — 3.3. В соответствии с общей формулой (3.12) (3.53) Ко= >и)Ув)Я,.
Если выполнено условие устойчивости (3.49) и шунтирование контура АЭ не превышает допустимого значения при заданной избирательности, могуг использоваться схемы с полным включением контура. Схема с автотрансформаторной связью. В усилителях на ПТ обычно шунтирование контура АЭ не превышает допустимого значения при заданной избирательности. Частичное подключение контура здесь необходимо лишь для выполнения условия устойчивости 13.49). Коэффициент трансформации и выбирают в соответствии с (3.51).
Для усилителя по схеме рис. 3.1 согласно (3.53) при п = 1 зависимость резонансного коэффициента усиления от частоты имеет вид Ко = ! Х> ~о ~ )1» = п>с»> ~о>*к0». (3.54) Здесь практически выполняются условия ~ У>1о ! = г> 1= сопя! и О, = сопвп поэтому Ко растет пропорционально частоте. Схема с двойной автотрансформаториой связью. Характерна лля усилителей на БТ (см. рис. 3.2). Зависимость резонансного коэффициента усиления от частоты здесь ело>клее, чем 13.54). Из (3.53) с учетом выражения для ! У>, ~ Усилители радиосигналов 91 К,-и С,Г!)~! ! ) а) =» Сн ~)„д),/~ ! ) г),!)55) ыс„= 1/ ~Х,„Си,. (3.57) На основании теоремы об эквивалентном генераторе схема преобразуется к виду, показанному на рис.
3.14, б, где ЭДС Е, определяют как напряжение холостого хода между точками 2 — 2 исходной схемы: — г! — ! — г! — ! Уг Г/ У„Г/ б„е )о>С„, уоС„, (3,58) зг г ге б/ Рис. 3.14 где А = 1/0~ = г/н ч гл о>о~сбг Ь ггггос/ б„. (3.56) В этой схеме коэффициенты лг и л от частоты не зависят. Они определяются выражениями гл = (Л! е М!)Ы„л = (Лг + Мг)/Л„., где М! — взаимоиндуктивность мехгду Л! и остальной частью катушки контура Г.„, М вЂ” взаимоиндуктивность между 7. и остальной частью катушки 7.„.
От частоты зависят ~ Уг)с ~ и Д,. Если АЭ выбран с достаточно большим запасом по частоте, т,е. ыг »о>с, то крутизна в заданном диапазоне постоянна. Эквивалентная добротность контура с ростом частоты уменьшается из-за вносимых затуханий со стороны выхода данного каскада (т рбгг) и со стороны входа следующего каскада, т.е, нагрузки (гггрба), При слабой связи контура с АЭ добротность уменьшается не очень быстро, так что Кс возрастает, но медленнее, чем в (3.54). Г!овеса пропускания усилителя с ростом частоты расширяется: /7с>=асс/,=/с(г/,+ ш ыс/.,б ° + о>с~тбн).
Схема с трансформаторной свазыо контура. Также широко используется в транзисторных усилителях (см. рис. 3.3). Проанализируем ее, для чего составим эквивалентную схему (рис. 3.14, а). Представим АЭ генератором тока Уг)(/! с выходной проводимостью бгг и выходной емкостью С„„„, в которую кроче Сгг входят емкость монтажа цепи выхода и распределенная емкость катушки связи 7.г„. Этими элементами образован кобур связи, резонансная частота которого гллвл з Здесь и далее пренебрегаем проводимостью 6, так как 6.з«сэС„„„. В катушке связи Е,„в соответствии с (3.57) и (3.58) ток / — ! — и — ! Е уз и (3.59) )со У,„, +1/)со С„,„1 — (со/оэ,„) В такой схеме рабочий контур, который определяет перекрытие заданного диапазона частот, образован индуктивностью /.„и емкостью С= С„.~-и С„,~-С„. В контуре наводится ЭДС Е =- =)соМ/„.
Напряженссс на контуре Л„С при резонансе с учетом (3.59) (/о= ~ Ехо ~ Д,= (/,„! со„МД,= ~ Х „~ (/,сова,/) 1 — (со~с)„.„)','. Отсюда резонансный коэффициент усиления каскада Ко=п(М/Е,) ~ У ы!Я„ (3.62) т.е. К„возрастает с увеличением частоты. Режим работы с понижением частоты контура связи (оз,„« сой). Дпя этого случая из (3.60) сс (М/~ ) ~ 1'и ~ Я (соседство) . Отсюда при ~ У и ~ = 6н = сопзс сс Д, = соп5! (3.63) Ко = лМ6,0ао„,.соль (3.641 Если у сесть изменение ~ Уз„,1 от частоты, то (3.63) при нилсает вид лМ6нД, со,.„ а ыо 1. (соо~~,)' где Д, определяется выралсением (3.56). (3.65) Ко = (/„„„ /(/~ = и (/о /(/, = п ~ У.
и ~ (М/Л,.) Я, /1 1 — (соо /со,„) !. (3.60) Выразссение (3.60) совпадает с (3.12), если ввести обозначение т(со„) = МХ„ (3 61) !1 — (о „/со „) ! Таким образом, схема с трансформаторной связью является разновидностью схемы с частичным вклсочением, у которой коэффициент трансформации пс(о)о) зависит от частоты. В зависимости от соотношения сос/со,.„возможньс различные режимы усиления. Режим работы с повышением частоты контура связи (со„.„»соо).
При этом резкиме, как видно из (3.61), коэффициент трансформации ссс(соо) практически не зависит от частоты: и = М Е„. Зависимость резонансного коэффициента усиления от частоты такая же, как в схеме с двойным автотрансформаторным включением: 93 Усилители радиосигналов Большой практический интерес в усилителях на БТ представляет внугрисмкостная связь контура с входом следующего каскада (см.
рис. 2.!7). Достоинством данной схемы является сохранение вгясоких избирательных свойств контура на верхнем конце диапаюна благодаря уменьшению коэффициента трансформации л, а следовательно, и ослаблению шунтирующего влияния входной проводимости с увеличением частоты. Схема усилителя с комбинированной внутриемкостной и трансформаторной связью контура с входом следующего каскада обеспечивает постоянство или даже некоторое увеличение эквивалентной добротности контура с рос~ом часготы. Выше было рассмотрено изменение резонансного коэффициенга усиления оз частоты в пределах одного поддиапазона.
Прн настройке контуров приемника с помощью переменной емкости переходят с одного поддиапазона на другой переключением катушек индуктивности контура. При переходе на более высокий поддиапаюн индуктивность контура уменыпается, следовательно, при про~их равных условиях уменьшается Л„что приводит к уменьшению усиления. Чтобы усиление было одинаковым на различных полдианазонах, сни кают коэффициент усиления на более низких поддианазонах до значения усиления самого высокочастотного поддиапаюна.
Такое выравнивание усиления на различных поддиапазонах можно осучцествить подбором коэффициентов трансформации в схемах с автотрансформаторной или трансформаторной связью. 3.8. КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА РЕЗОНАНСНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ВХОДНОЙ ЦЕПЬЮ Коэффициент шума РПрУ можно найти, если известны коэффициенты шума отдельных составных частей тракта. Высокочастотный тракт приемника удобно так разделить на составные части, чтобы каждая из них содержала УП и цепи его связи с источником сигнала. Источником сигнала для первого каскада является антенно-фидерная цепь.
Схема составной части тракта приемника в упрощенном виде приведена на рис. 3.15. Источник сигнала с комп- Рис. Злв глглвл з 94 'и Рис. 3.16 лексной внутренней проводимостью У,= б,ч-)гг, и вход УП подключены к резонансному контуру через коэффициенты трансформации т = (/,г'(7 и и = б,~(7. Определим коэффициенг шума ВЦ совместно с УП.
Для э~ого в соответствии с 9 1.5 составим эквивалентную шумовую схему (рис. 3.16). Поскольку в ВЦ и усилителях контуры настраиваются в резонанс на частоту сигнала, на рис. 3.16 показаны только активные проводимости. Тепловые шумы источника сигнала и контура представлены генераторами шумовых токов, пересчитанных к входнылг полюсам УП ( гочки 1 — 1): 1„„=-~4 1ТПБ,; (3.66) (3. 67) Т, = 4!сТ)7б„. Здесь б,'= (лг /гг ) б,, б„'.= б,!гг — соответственно активные проводимости источника сигнала и контура, пересчитанные к точкам 1 — 1.
Шумы усилительного прибора представлены генератором шумового тока 7 „, (1.4) и шумовой ЭДС Е „(1.3). Пересчитаем шумовую ЭДС Е„,,„в ток: х,„= е,,„,с =.~игупй, гсг+ с'. + с,.г. гзбгг Здесь б - = б'„+ б', ч- б,„= (ггг~б„ч- б,. 1- гг~б„„)/гг~. Согласно определению коэффициент шума Ы=-(Т7.-',)17'„'-,„--1 (7,;-„-Т'-,„„- Тг.УГ.- (3.69) После подстановки в (3.69) формул (3.66)-(3.68), (1.4) получилг Ш = ! ч- — ', ч- г„— ", е — '", (б,, ч- б„.
+ б„„) . (3.70) б, б„Я,„ г 1)ыргг>кенне (3.70)' определяет зависимость коэффициента шума от параметров источника сигнала, контура и УП. а также от коэффициентов трансформации. Рассмотрим зависимость коэффициента шума от величины связи контура с источником сигнала 95 Усилители радиосигналов Режим оптимального рассогласования. Коэффициент шума двояко зависит от проводимости источника сигнала б'„, поэтому должно существовать оптимальное значение б,', которому соответствует минимум коэффициента шума. Исследуем (3.70) на экстремум.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
