Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 19
Текст из файла (страница 19)
3.!9, б, г, е). Области неустойчивости, соответствуюц>ие недопустимым сопротивлениям нагрузки, ~>а рисунке заштрихованы. Рисунки 3.19, с>, б соответствуют безусловно устойчивол>у усилителю, когда выполняются все три неравенства (3,76), рис. 3.!9, в, г — потенциально устойчивому усилителю при выполнении только третьего неравенства (3.76), а рис.
3.19, д, е — также потенциально ус~ойчивому при том отличии, по в случае рис. 3.19, е режим согласования вообще не может быть реализован>, поскольку входное и выходное сопротивления транзистора становятся отрицателы~ыл>и. При разработке усилителей СВь! стремятся использовать транзисторы. находящиеся в обл»ст» безусловной устойчивости. Если транзистор не удовлетворяет условиял> (3.76). его переводят в область абсолютной устойчивости послсзовательныь> или параллельным включением стабилизирующего резистора в выходную цепь.
Этот резистор компенсирует отрицательную дсйствитслы~ую часть выхолного сопротивления во всем часто«>ом диапазоне, вслсдсгвие чего эквивалентный АЭ становится абсол>о>>~о устойчивым. В этом случае в дальнейших рас ~стах использукжся >знай»ь>с~ры составного АЭ, образованного каскадным включением гранзис гора и сгабилизирующего резистора. Усилитель на одном и гом жс эра>лис горе в зависимости от режима по постоя«,юму току, схемы вкл>очсния и частотного диапазона может быть и безусловно.
и условно устойчивым. Соответствук>щим выбором параметров СЦ, и СЦ мо кно обеспечить различныс режимы работы усилителя. 11аиболес часто используются режимы экстремального усиления и минималыюго шума. Реализуемый номи«альный кон(~фициснт усилс~>ия монпюсти К>«,„„определяется от~>оше«иек> моццюстн в ~к>~ рузкс к «оминальной моппюстн исзочник» снпшла, тс. к максимальной мощности, которую этот исто шик может отдать в комплсксносопряже>п~ую нагрузку.
С учетом (2Э1) 1,у»,, ( ! -~ г, !> )( ! - ! г> !> ) ! ! — Г, Я « - Г ..9., ->- Г, Г > Л ! (3.77) Коэффициент усиления имеет экстремальное зна гш>ис в условиях од>юврсмсн!его комплекс«о-сог>ряжснного согласования тра«л«озера но входу и выходу (/ь„= 2„„2„„„= 2 „, на рис. 3.18). при ко«>рок> ко>ффициенты отражения на его входе и выходе равны ну:но , ,'5'„/ = О, 15~ != О. Приравнивая ~>улю выражения (2.29! и !".32!. мож>ю >юлучить оптимальныс коэффициенты отражения от ис>очника сипщла и >шгрузки. пересчитав>ые к зажимам транзистора: Усилители радиосигналов 1О! Г~=Г„„= ' ' '; Г,=Г „,= ' ',(3.78) В,+ В, — 4)С, ~ В,+ Взз — 4)С, ) 2С, "' 2С где В1=!ч ~ В~ ~~а — )~~ ~~ — )Л~~, С|= Я~| — Л5м, Вг = 1-г !Ь~ )~ — !В~|! — ~ЛГ, Сг = Ь.— Л5„.
В числителе (3.78) знак «плюс» берется при Вьт < О, знак «минус» — при Вьз> О. По известным значениям Г„„, Г,и с помощью круговой номограммы или по соотношению (2.28) можно определить необходимые для двустороннего согласования сопротивления нагрузки Ъ„, и ис~очника сигнала 2»н. Подставляя в (3.77) коэффициенты отражения, определяемые выражениями (3.78), мохгно найти номинальный коэффициент усиления мощности при двустороннем согласовании транзистора. Для безусловно устойчивого усилителя Крн„„принимает максимальное значение К,„„„г = ~ В„/ В„~ (),т„- Я,: ~ ), а для потенциально устойчивого — минимальное Клтнн =-~5з, 'Я„~()г„„+ ~~,,„— !). При уменьшении коэффициента устойчивости коэффициент усиления возрастает и при lгг„= 1 достигает наибольшего значения Крниг=- (5д!5, !. Важнейшим показателем транзисторных МШУ является коэффициент шума, уменьшение которого часто составляет основную задачу проектирования.
В (! 3.8 показано, что коэффициент шума усилителя зависи~ от сопротивления источника сигнала, приведенного к зажимам транзистора, и моягет быть минимизирован выбором этого сопротивления. Коэффициент шума усилителя при произвольном сопротивлении не~очипка сигнала может быть рассчитан по формуле 4 Рн, Ре 2, ~ Г, — Гн„нн„~ Мщу нин ~ 1-Г,,'-!1+Гл„и,„1з где Ш„„„— лгинимальный коэффициент шума, достигаемый при 2~ ° = ре(! + Г~„ни)1(! — Г~ „„ь); Я вЂ” эквивалентное шумовое сопротивление транзистора (см. ~~!.5). Параметры Ш„„;„Г„„„„, и В определяются чаще всего экспериментально для каждого типа транзисторов.
Обычно значение 2, „„„ отличается от Уы„полученного из условия максимального усиления мощности, поэтому обеспечение возможно меньшего Шмшт называют оптимальным рассогласованием по входу, причем 7., выбираешься из компромиссных сообра- глава з зог жсний. По вьюранному значению синтезируется СЦн трансформирующая р, в 2ь а коэффициент усиления рассчитывается по общей формуле (3.77).
В усилителях на БТ используется преимущественно схема вклю ~ения с ОЭ, при которой обеспечивается безусловная устойчивость в широком диапазоне частот. При включении с ОБ может быть получено большее усиление, однако это связано с сужением полосы пропуска~ил, требует высокого сопротивления нагрузки и, кроме того„БТ в таком включении потенциально неустойчивы (/Б„.,< 1) в большей части частотного диапазона, поэтому в широкополосных усилитслях применяют включение с ОЭ, в узкополосных — с ОЭ и ОЬ. Усилители на ПТШ строятся по схеме с ОИ.
Поскольку в узкополосных усилителях важнейшим параметром является коэффициснт шума, СЦ таких усилителей должны иметь минимум активных потерь. поэтому их строят на реактивных элементах, как правило. с распределенными параметрами. Обычно узкополосные СЦ выполняются в виде 1:образных звеньев или других комбинаций из отрезков МПЛ, щслевых или копланарны: линий, причем широко используюгся короткозамкнутые и разомкнутыс шлейфы и четвсртьволновые трансформаторы полных сопротивлений.
1ипичная схема однокаскадно~о узкополосного МШУ на ПТШ нри включении с ОИ показана на рис. 3.20, Цепь СЦ, образована отрезками МПЛ длиной /ь /,, СЦ вЂ” отрезками /з, /„. В общем слу шс волновыс сопротивления р,— рч не одинаковы, отрезки /н /, образуют короткозамкнутые (/з — с помощью блокировочной сл1кости Сл,] шлейфы. Стабилизирующее сопротивление //,, посредством емкостей С'в,„С„подключено параллельно выходным зазкилшм ПТШ. Рис. 3.20 Усилители радиосигналов 103 Для формирования ЛЧХ узкополосных МШУ можно использовать ФСИ на входе или на выходе: ФСИ на входе усилителя ослабляет действие помех и предотвращает связанные с ними нелинейные искажения, но вместе с тем повышает коэффициент шума, внося дополнительные потери.
Применяются также цепи ООС из реактивных элементов. Поскольку коэффициент усиления транзистора уменьшае~ся с рос~ом частоты, вопросы согласования в широкополосных усилителях решают не на центральной, а на верхней частоте рабочего диапазона. Возникающее при этом избы~очное усиление на нижних частотах устраняется реактивными или диссипативными выравнивающими цепями. В усилителях с реактивными выравнивающими цепями корректировка Лс!Х достигается увеличением рассогласования с понижением частоты, что сопряжено с опасностью самовозбуждения в областях потенциальной неустойчивости транзистора и при каскад>юм включении усилителей. При использовании лиссипативных нерезонансных выравнива>оших цепей избыто пюе усиление компенсируется ростом затухания в»оглощающих элементах с пони>копием частоты.
Эффективным методом выравнивания Лс)Х в широкополосных транзис>орных усилителях является применение параллельной ООС. В многокаскадных МШУ первым включают усилитель, рассчитанный на минимум коэффициента шума, а последуюшими— па максимальный коэффициент усиления по мощности. Противоречие между согласованием по мощ>юсти и рассогласованием по шумам в одном каскаде в значительной мере преодолевается в балансной схеме (рис. 3.2!), которая в простейшем случае содержит два квадратурных 3-д!> направленных ответвизеля: НО~ делит пополам мо>ц>юсзь входного сипьзла и >юдает ее на вхолы двух оди>ю пн >х >ранзисторных каскадов, в НО усиленные моцпюсти суммирую>ся в общей нагрузке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
