Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Отношение Из схемы па рис. 12.2, б видно, что напряжение на нагрузке тем больше, чем больше эквивалентное сопротивление контура между точками его включения с и а. Следовательно, если контур применяется только для согласования, то /7,„нужно максимально увеличивать, повышая добротность и увеличивая индуктивность. В идеальном случае /(,„=со, и весь ток генератора тока делится только между сопротивлениями /с, х и гг,.
Очевидно, что /7в„х играет роль сопротивления генератора и наибольшая мощность в нагрузке К„, а следовательно, и наибольшее напряжение на входе следующего транзистора получаются при (12.6) Сопротивление нагрузки, приведенное к точкам с и а, Рв=йв /По, (12.7) где пв ыь/ы,— коэффициент трансформации: гоь и оо,— число витков контурной катушки, отсчитанное от начальной точки а, прн идеальной связи между витками. В общем случае, т. е. при любом коэффициенте связи между частями катушки, п=рь/р„ где рь= (Мь+7-ь)//-; р.= (Мв+/в)/7.— коэффициенты включения контура для точек Ь и с. Из (12,6) н (12.7) имеем следующее условие согласования входного и выходного сопротивлений: и= 1К,„/рв,„„, (12.8) Очевидно, что прн согласовании входного и выходного сопротивлений общее сопротивление, шунтнрующее колебательный контур, эквивалентно шунтирующему сопротивлению /70= йвв х/2, (12.9) включенному между точками с и а.
Если сопротивление /7,„колебательного контура между точками с и а конечно, то внутренним сопротивлением эквивалентного генератора является сопротивление, состоящее из параллельного соединения ь(вввх и Йв . Обозначая это сопротивление Рвххв полу. чаем следующее условие согласования; Йв=Ивих.
(12,!О) Лаже при реальных контурах можно выполнить условие /7вх~) Йвмх, (12.11) поэтому вместо условия согласования (12.10) можно пользоваться условием (12.6). При выполнении условия (12.! 1) контур сильно шунтирован сопротивлением Ро=Р,„,/2, при этом коэффициент потери изби- 262 рательности К„согласно (12.4) очень близок к единице и избирательность усилителя много меньше избирательности незашунтированного колебательного контура. В этом случае контур является идеальным трансформатором без потерь.
Для того чтобы контур не терял своей избирательности, нужно выполнить соотношение, обратное (12.11). Однако при этом весь ток генератора будет проходить через гт , почти не ответвляясь в нагрузку. Очевидно, что для того, чтобы резонансный усилитель обеспечивал и избирательность, и усиление, необходимо чтобы )т,„и )т'„,и были соизмеримыми. Как и ранее, считаем, что условие согласования (12.6) выполняется и сопротивление параллельного включения )г, „ и 11„ равно К...
/2. Для этого случая найдем коэффиг(иепг передачи контура, под которым будем понимать отношение напряжения на нагрузке )т'„, при конечной величине эквивалентного сопротивления контура тто„ к этому же напряжению при )т',„=се. Из данного определения в соответствии со схемой на рис, !2.2, б коэффициент передачи контура ной /(на+и ) и о но 'го ~ и*о Сравнивая этот результат с (12.4), приходим к следующему равенству: Как= Кан (! 2.12) Следовательно, коэффициент передачи контура в резонансном усилителе равен коэффициенту потери избирательности, т. е.
если, например, К„ =0,25, то мы теряем 25% избирательности контура и получаем уменьшение усиления напряжения в четыре раза. !2З, САМОВОЗВУжДЕННЕ Н УСТОНЧИВОСТЬ РЕЗОНАНСНОГО УСИЛИТЕЛЯ В резонансном усилителе имеет место обратная связь между входом и выходом через паразитную проходную емкость С„р, состоящую из емкости между внешними выводами коллектора и базы и емкости коллекторного перехода С„.
На рнс. 12.3 изображена эквивалентная схема однокаскадного транзисторного резонансного усилителя с контурами на входе и выходе. Контуры предполагаются одинаковыми и настроенными Рис. 12.3, Эиаиаалентная схема траиаисториого реаанаиснога усилителя для определения его ус. тоачниости. 2г! на одну и ту же частоту. Входной контур шунтнрован сопротивлением /г...„, роль которого может играть выходное сопротивление предыдущего каскада илн сопротивление подключенной антенны. Кроме того, входной колебательный контур шунтирован входным сопротивлением транзистора. Аналогично нагружен выходной колебательный контур. Генератор тока на схеме управляется входным напряжением, Следовательно, З=уаь Коэффициент передачи напряжения от базы к коллектору К= — Ю„, (12.! 3) где 2„ — комплексное сопротивление колебательного контура в цепи коллектора для некоторой частоты г», близкой к резонансной частоте колебательного контура ыы но, как будет далее показано, отличающейся от нее (в У„учитывается шунтирующее влияние входного и выходного сопротивлений).
Передача напряжения в обратном направлении — от коллектора к базе — характеризуется коэффициентом обратной связи (1=Ха/(Яа+ 1/)ыС р) где 2а — сопротивление колебательного' контура между точками б и а. Из-за малости проходной емкости ее сопротивление много больше, чем Еа, которым в знаменателе можно пренебречь. В результате получаем () =)„С.„2,.
'(12.14) Общий коэффициент передачи петли обратной связи Р/(= -1.С„„З2,2„. (12.15) Резонансные эквивалентные сопротивления колебательных контуров с учетом шунтирования входным и выходным сопротивлениями предполагаются одинаковыми н равными /с ц. Тогда между точками Ь и а резонансное сопротивление равно а 2 РаР чь а между точками с н а — р,й,„„где Рь и Р,— коэффициенты включения. С учетом этого 2а= [1/Рьй..~а+1(ыС вЂ” %>Е)/Рь) ' Умножая числитель и знаменатель на ра|„м получаем 2б=Рл~эко/[1 +1 (гаС вЂ” 1/ы/ ) Каха), или 2б =РОйзкО~ (1+1 1в Ф) где 1п <р=)с, а(ыС-1/вй), вь иьк Аналогично получаем Хк=Р;ЬСккь7(1+! 1Я Ор) . Подставляя 2ь и 7„в (12.15), получаем (!К = — !ьзС.,хр, рьР;м, К р Произведение 6К вещественно и положительно на частоте, для которой р= — 45', при этом 5К= (озС р5РьР,'Како) ~2. (12.16) Вк При РК=1 усилитель возбуждается.
Возбужц о к т о р в л я, е н и е в о з м о ж н о о л ь ь о н а ч а с т о т» ( о хозгрзимз аьярязко- когда Ео и ск имеют индуктивный характер аий о токов в резо- и ~р= — 45'. язьонои усилителе Векторная диаграмма, приведенная на рис. 12.4, иллюстрирует баланс фаз, имеющий место в схеме при возникновении генерации. Пусть на базе транзистора имеется некоторое входное напряжение У,„, создающее коллекторный ток, показанный вектором, идущим вертикально вниз.
Коллекторное сопротивление Л, имеет индуктивный характер, поэтому напряжение на нем опе коллекторный ток на 45'. В свою очередь, ток через про емкость 1сор опережает вызывающее его коллекторное на ние на 90'. Этот ток, проходя через сопротивление 2ь, соз нем напряжение обратной связи Уокч опережающее ток Если напряжение обратной связи равно входному напряжен то последнее поддерживается за счет обратной связи. С тельно, усилитель генерирует. Резонансный усилитель не самовозбуждается, если часть равенства (12.16) строго меньше единицы или, други вами, если выполняется неравенство 2 2 2 оз Сп рБРь Ркйвко (2. режает ходи ую пряже- дает на на 45'. Ню Укк, ледоваправая ми ело (12.17) Йзо Частота генерации оз близка к резонансной частоте оьо (ьо(озо), поэтому неравенство (12.17) можно заменить следующим неравенством: озоСорБРьРкьС о (! 2.18) называемым условием отсутствия самовозбуясдения.
Нетрудно видеть, что это условие можно обеспечить при заданных ооо, С„р, 5 и !гкк„подбирая коэффициенты включения Рь.и Р . Для нормальной работы резонансного усилителя необходимо, чтобы он не только не возбуждался, но и был далек от самовозбуждения. Степень близости усилителя к самовозбуждению можно оценить коэффициентом устойчивости называемое условием устойчивости резонансного усилителя. При выполнении данного неравенства коэффициент устойчивости усилителя будет не меньше заданного. В.
И. Сифоров пока« зал, что для многокаскадпого усилителя с одиночными контурами, настроенными на одну и ту же частоту, для обеспечения заданной устойчивости необходимо выполнить более жесткое условие устойчивости ыоСпгЗРь Рсй..ка~2яа(1 — йи) Умножая обе части (12.21) на Я, получаем ыоСагКо~~2ля(1 — Яи)5, (12.21) откуда максимальный коэффициент усиления одного каскада мно- гокаскадиого усилителя КО тэх = У2йа (1 — йи) ЗЬОСьг.
(12.22) Это выражение полностью совпадает с выражением, найденным В. И. Сифоровым, для резонансного усилителя на электронной лампе, вследствие того, что при его выводе и лампа, и транзистор представлены одинаковой эквивалентной схемой. Очевидно, что выражение (12.22) справедливо для резонансного усилителя на полевом транзисторе. Значение проходной емко- Аа —— 1 — 8К, (12.19) Здесь (!К положительно и вещественно, так как соответствует положительной обратной связи, возникающей в усилителе. Отсюда видно, что усилитель максимально устойчив, когда йК= — О! й„=1, и неустойчив, когда рК=1, Й„=О.
Для максимальной устойчивости нужно иметь 8К=О, что практически невозможно осуществить, так как всегда имеется обратная связь через проходную емкость. Поэтому р отлично от нуля н получить произведение 8К=О можно, лишь сделав коэффициент усиления К=О. При проектировании усилителей берут А„в пределах от 0,8 до 0,9. Можно показать, что при й„=0,9 коэффициент усиления возрастает за счет положительной обратной связи только на 10%, что считается допустимым. Можно также показать, что полоса пропускания сужается за счет положительной обратной связи примерно на 10%, если й„= =0,9, Изменение коэффициента усиления за счет крутизны, например, на ~10% вызовет изменение 8К также на 10%, и прн А„=0,9 полоса и коэффициент усиления изменяются на 9 — 11%. При очень низком коэффициенте устойчивости, например Й„=0,1, изменения крутизны на * 10% вызовут многократное изменение усиления и полосы пропускания, что, конечно, недопустимо.
Используя выражения (12.16) и (12.19), получаем следующее неравенство: ьмСп рЗРБРс Н'эк0~2 (1 — йу), сти для полевых транзисторов совпадает с емкостью затвор — сток, а для электронных ламп — с емкостью сетка — анод. Для биполярного транзистора С„рчьС„, а внешняя крутизна не совпадает с внутренней крутизной генератора эквивалентной схемы Джиаколетто. Однако схема Джиаколетто позволяет вычислить как проходную емкость, так и внешнюю крутизну. По существу это сводится к вычислению у.параметров транзистора нз его эквивалентной схемы. Значение у-параметров позволяет рассчитать резонансный усилитель. Однако из-за формальности и недостаточной физической наглядности такого расчета он здесь не приводится.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
