Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Получение строгих достаточных условий устойчивости нелинейных моделей ГВВ хотя в принципе и возможно [71, 93[, но довольно проблематично и выходит за рамки настоящего учебника. Подавление высших гармоник в ГВВ создает условна применимости квазнлинейного метода [4[, который всюду используется в дальнейшем. Располагая выражением для Т, можно определять запас устойчивости системы по амплитуде н фазе ОС. Обычно фаза и амплитуда паразиткой. ОС неизвестны и непостоянны, позтому точное использование критерия Найквиста невозможно и нерационально. Очевидно, что если наложить условие ! Т! < 1 для всех 0 <ез~ ю, то критерий Найквиста будет выполнен с запасом.
Тогда при любой фазе неопределенной паразнтной ОС и допустимых изменениях параметров ГВВ его режим будет устойчив. Это первое'условие и причина необходимости ограничения величины ! Т! паразитной ОС. 5.3. ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА ФУНКЦИИ УСТОЙЧИВЫХ ЛИНЕЙНЫХ И КВАЗИЛИНЕЙНЫХ ГВВ В устойчивой системе с постоянными параметрами введение ОС приводит'к изменению АЧХ, фЧХ, усиления мощности, входного и выходного комплексных сопротивлений и всех других функций системы.
В ГВВ петля ОС всегда имеет сложную характеристику Т н всегда имеется частота, на которой ! Т ! < 1, а на АЧХ образуется острый пик, 26! что может стать непреодолимым препятствием при попытке создать усилитель ВЧ с большим усилением и П.образной формой АЧХ. Цепи параэитной. ОС почти всегда образуются ненаправленными пассивными элементами, по которым сигнал может проходить не только с выхода на'вход, но и в прямом направлении со входа на выход даже при запертом ЭП. Явление прямого прохождения препятствует получению глубокой АМ, создает нежелательное прохождение сигнала на выход ГВВ в паузе при импульсной работе, особо вредное в радиолокационных передатчиках, мешающее приему отраженных от цели импульсов, В устойчивой нелинейной системе, которую представляет собой ГВВ в режимах усиления больших сигналов с отсечкой, насыщением, токами сетки, в перенапряженном.режиме и вообще во всех мощных транзисторных каскадах в дополйение к следствиям, указанным для линейных режимов, ОС может вызывать переход в нежелательный режим, например в перенапряженный при усилении АМ сигналов, недонапрюкенный при анодной или коллекторной амплитудной модуляции.
В обоих случаях такой переход сопровождается увеличением нелинейных искажений. В нелинейных режимах благодаря ОС в ГВВ могут возникать гистерезисные явлениа, параэитная сопровождающая модуляция, перегрев и пробой р-л переходов. В узкополосных ВЧ линейных и нелинейных ГВВ фаза паразитной ОС сильно зависит от частоты и параметров колебательных систем. Это может вызвать ложную настройку контуров по экстремумам токов анода и сеток, так как зти экстремумы почти всегда не соответствуют при наличии ОС точной настройке контуров. Несоответствие возникает из-за наличия имеющихся фазовых сдвигов в кольце ОС, не зависящих от настройки контуров.
Если фаза ОС близка к х90', то выходная проводимость приобретает мнимую составляющую, что, в свою очередь, изменяет резонансную частоту контуров. Часто бывает вообще невозможно предвидеть и обеспечить требуемую фазу параэнтной ОС. Неопределенность фазы и амплитуды ОС создается естественным обра' зом из-эа разброса параметров при изгптовлении ГВВ, в процессе ре~улировки,настройки,при старениидеталей,изменениирабочей частоты, при модуляции, изменении питающих напряжений и т.п.
Неопределенная по фазе ОС вносит неопределенность во все функции системы. Это вторая причина, из-за которой необходимо устранять или ограничивать величину Т неопределенной парвзитной ОС. 5.4. ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА ПАРАМЕТРИЧЕСКУЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И МОДУЛЯЦИОННЬ$Е ХАРАКТЕРИСТИКИ Обратная связь изменяет не только функции, но и зависимость функций от параметров любой системы. Если эта зависимость чрезмерно 2б2 резкая, то система является практически непригодной, поскольку обеспечить строгую неизменность параметров реальной системы невозможно и, как правило, они вообще точно неизвестны. Особенно большие. изменения рабочих параметров ГВВ происходят при настройке, регулировке и модулации.
Например, при сеточной илн фазовой модуляции смещением усредненная крутизна меняется от некоторого ком инального значения до нуля. При усилении больших сигналов с переменной амплитудой в транзисторных, а иногда и в ламповых усилителях изменение амплитуды сигнала вызывает изменение входного н выходного имитансов, проходной емкости, граничной частоты, усредненной крутизны. Изменения параметров ГВВ прн АМ и усилении болыпих сигналов приводят к паразитны м сопровождающим АМ, фазовой модуляции (СФМ) и амплитудно-фазовой конверсии (АФК), к перекрестным нелинейным искажениям в многоканальных и телевизионных передатчиках, потере четкости изобрюкения в видеопередатчиках.
Обратная связь может существенно усиливать зти вредные явления. Нормальная работа и близость расчетных и зкспериментальных характеристик системы с неопределенными параметрами возможны только при достаточном запасе устойчивости н малой чувствительности функций к изменению параметров — малой параметрической чувствительности.
Даже небольшая ( ! Т ! с ! ) положительная ОС может вызвать недопустимое увеличение параметрической чувствительности ГВВ. Вычисляя безразмерную параметрическую чувствительность Х» передаточной функции $Р, определяемой (5. !), к изменениям козффнциента прямой передачи К простейшего усилителя с ОС, получаем Я вЂ” === = аи к дК И' (-Т (5,2) Здесь множитель К/И' вводится для того, чтобы чувствительность была безразмерной и можно было бы сравнивать чувствительность различных функций к разным параметрам.
Из полученного выражения следует, что при Т-+ ! чувствительность стремится к бесконечности. При Т = 0,9 чувствительность 'системы с положительной ОС в 10 раз выше, чем при отсутствии ОС, когда Т = О. Прн таком увеличении чувствительности изменение усиления в кольце ОС всего на 5 '4 приводит к изменению передаточной функции усилителя с ОС почти вдвое. Увеличение параметрической чувствительности и паразитных явлений СФМ н АФК вЂ” это третья причина, по которой необходимо ограничивать Т кольца неопределенной по фазе паразнтной ОС. 263 5.5.
МЕРА И ДОПУСКНЕОПРЕДЕЛЕННОЙ ПАРАЗИТНОй ОБРЛТНОй СВЯЗИ Из двух предыдущих параграфов следует, что мерой неопределенной по фазе ОС может служить величина ~ Т~ . Очевидно, что если наложить условие ~ Т~ «! для всех 0 йв 5 во, то условия устойчивости будут выполнены с запасом, влияние ОС на функции и параметрическую чувствительность будет незначительным. Снижение ~ Т) кольца паразиткой ОС связано с затратами на создание ЭП с ослабленной внутренней ОС, применением более совершенной развязки и экранировки входа от выхода ГВВ, снижением усиления, 'если исчерпаны другие способы, Определение максимально допустимой величины ~ Т~ кольца паразизной неопределенной по фазе ОС вЂ”.
отдельная технико-экономическая задача. Она может решаться либо исходя из допуска на искажения функций за счет ОС, либо исходя из допуска на увеличение параметрической чувствительности. Если потребовать, чтобы неопределенная по фазе паразитиая ОС приводила к неопределенности модуля передаточной функции генератора того же порядка, что и существующий на практике разброс параметров деталей 5...20%, то величину [ Т) следует ограничить пределами 0,05 5 ~ Т ~ < 0,2.
(5.3) В некоторых случаях в системе может присутствовать определенная по фазе отрицательная ОС, например: в катодном, эмиттерном, истоковом повторителях; в схемах с общими сеткой, базой, затвором; в схемах с введенным в цепь эмиттера, истока, катода стабилизирующим резистором и других схемах со стабилизирующей отрицательной ОС. В таких случаях требование неравенства (5.3) оказывается излишне жестким и его можно заменить следующим: (5.4) КеТя 0,2, При выполнении этого неравенства влияние ОС на функции системы может быть весьма значительным, но запас устойчивости будет достаточным.
Так„в некоторых транзисторах можно встретить встроенные внутри корпуса конструктивные элементы-резисторы в цепи эмиттера, что позволяет обеспечивать устойчивую работу транзистора в широком диапазоне частот и температур, повышает входное сопротивление и линейность вольт-амперной характеристики транзистора, ослабляет параметрическую неустойчивость входной цепи.
Возможности использования корректирующей (в общем случае комплексной) ОС для улучшения характеристик ГВВ в настоящее время далеко не исчерпаны. С помощью ОС можно, например, создать вполне устойчиво работающий ГВВ с бесконечно большим и даже отрицательным усилением мощности. В последнем случае возбудитель будет получать энергию от возбуждаемого ГВВ н играть роль управляющего 264 тормоза Реализация подобных идей на практике затрудняется высоким порядком петли ОС в ГВВ н нестабильностыа их параметров. Тем не менее известны примеры успешного применения ОС для повышения усиления ГВВ н других целей.
Е6. ВОЗВРАТНОЕ ОТНОШЕНИЕ В СИСТЕМАХ С ЕДИНСТВЕННЫМ УСИЛИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Для установления зависимости Т от параметров генераторов, содержащих единственный усилительный элемент (строго однонаправленный управляемый генератор), рассмотрим обобщенную эквивалентную схему ГВВ рис. 5А. Блок Я, отображает усилительные свойства ЭП и представляет собой идеальный генератор тока г, управляемый напряжением и, з со средней комплексной крутизной Я,. Двухполюсники Ен у„уз отображают усредненные по первой гармонике комплексные межэлектродные проводимости. Двухполюсники ус, уа, у — проводимости соединения электродов управляемого генератора с общим узлом О и могут включать в себя как комплексные сопротивления выводов электродов реального ЭП, так и (в соответствутощих местах) комплексные сопротивления источника сигнала и нагрузки.
Переключатель ЯА позволяет изобразить на одном рисунке две различные схемы. Если он находится в положении 1, а ток источника внешнего возбуждения втекает в узел 1, то схема соответствует ступени с общим катодом, змии'ером, истоком. Только по этой схеме можно построить идеальный усилитель без ОС, поэтому для краткости будем называть ее схемой У. При указанном положении переключателя ЯА двухпсхпюсннк Е5 отображает суммарный иммитанс вывода управляющего электрода и внутреннего сопротивления источника сигнала, у — иммитанс последовательного снс.
5. К Эявнванснтная сясма ГВВ 265 соединения вывода выходного электрода и нагрузки, у — иммитанс только вывода общего электрода ЭП. Если переключатель ЯА находится в положении 3, а ток внешнего возбуждения втекает в узел 3, то схема соответствует ступени с общими сеткой, базой, затвором. Только в такой схеме возможна операция добавления ко входному напряжению усиленного, поэтому будем называть ее схежойД.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
