ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
ВОЕННАЯ КРАСНОЗНАМЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ
Б. Ф. ФЕДОРЦОВ
УСИЛИТЕЛИ
РАДИОСИГНАЛОВ
■ S 7 J 2
Ленинград
1 9 6 4
' |
:U /кЯ |
& |
- |
|
\ |
||
|
'M |
V # |
|
|
|
|
/(• |
|
|
|
< V |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ |
|
|
В настоящем |
курсе лекций, |
прочитанном |
автором в 1962/ |
1963 уч. году, дается краткое изложение теории и расчета уси лителей радиосигналов на лампах и транзисторах на основе пред ставления их в виде активных линейных четырехполюсников.
В первой части курса излагается обобщенная теория уси лительного каскада, действительная как для ламповых, так и для транзисторных схем усилителей. В последующих частях курса схемы усилителей с общим катодом и общим эмитте ром, общей сеткой и общей базой рассматриваются как част ные случаи обобщенного усилительного каскада. Принятое построение курса дает возможность выработать у слушателей общую методику анализа и расчета любой схемы усилителя, позволяет легко обнаружить сходное и отличное у разных типов усилителей и этим самым облегчает понимание и усвое ние соответствующих разделов курса. Немаловажным обстоя тельством является также достигаемая при принятом изложе нии курса экономия времени.
Материал лекций, с целью .согласования курсов, просмотрен проф. В. Ф. Белецким и доц. В. А. Батушевым. Автор считает своим долгом выразить им свою признательность за ознаком ление с рукописью и высказанные ими пожелания, учтенные при окончательном редактировании материала. Лекционный курс записан Ю. В. Петровым. Автор приносит ему, а также ■Л. А. Степановой и В. Н. Болотиной свою благодарность за помощь в подготовке рукописи к печати.
Автор
ГлавауГ
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ УСИЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ РАДИОСИГНАЛОВ
Под усилителем радиосигналов понимается устройство, осу ществляющее усиление колебаний, модулированных по ам плитуде, частоте, фазе, или усиление импульсно-модулирован- ных радиосигналов. Усилитель радиосигналов может содержать один или несколько каскадов. Каждый каскад представляет собою сочетание электронной лампы пли транзистора с селек тивной системой. В качестве селективной системы"в усилителе радиосигналов используются одиночные резонансные контуры, связанные резонансные контуры, фильтры сосредоточенной селекции, кварцевые или электромеханические фильтры.
Усилители радиосигналов можно классифицировать по сле дующим основным признакам:
1. По диапазону усиливаемых частот
а) Усилителц в диапазоне относительно низких частот,
характеризующиеся тем, что нагрузка каскада определяется сопротивлением резонансной системы, а выходное сопротивле ние -предшествующей и входное сопротивление последующей лампы или транзистора настолько велики, что их влиянием на резонансную нагрузку можно пренебречь.
б) Усилители в диапазоне средних частот, характеризую щиеся тем, что резонансная система, а также выход предше ствующей и вход последующей лампы или транзистора по своим сопротивлениям соизмеримы.
в) Усилители в диапазоне относительно высоких частот,
характеризующиеся тем, что нагрузка каскада определяется в основном не резонансной системой, а выходным и входным сопротивлениями лампы или транзистора.
1* |
3 |
2. По ширине полосы пропускания
а) Узкополосные усилители, имеющие относительно узкую по сравнению со средней частотой настройки полосу пропус кания. Эти усилители характеризуются тем, что в них отно шение полосы AF к средней частоте настройки / 0 менее одной
десятой, т. е. ДF , 1 '
/о
б) Широкополосные усилители, обладающие относительно широкой по сравнению со средней частотой настройки полосой пропускания. Эти усилители характеризуются тем, что в них отношение полосы ДF к средней частоте настройки / 0 равно или
AF 1
/о
3.По диапазону перестройки
а) Усилители с фиксированной настройкой, осуществляю щие усиление радиосигналов на одной / 0 или нескольких / 01, /o2i • • ■, /од фиксированных частотах при скачкообразном пере ключении с одной на другую частоту. Главное требование к таким усилителям—максимальное усиление и возможно более высокая избирательность на заданных частотах настройки.
б) Диапазонные усилители, перестраиваемые в некотором диапазоне частот от частоты / 0ми„ до частоты / 0макс. Для этих усилителей важнейшим требованием является условие возможно более равномерного по диапазону усиления и избирательности при*сохранении достаточно.высоких абсолютных величин уси ления и избирательности. ■
А. По электроду, являющемуся общим для цепей входа и выхода усилителя
а) Для ламповых схем—с общим катодом, общей сеткой и общим анодом.
б) Для схем на транзисторах—с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором.
5. По виду нагрузки
а) С одиночным резонансным контуром в нагрузке.
б) Со связанными резонансными контурами в нагрузке. в) С фильтром сосредоточенной селекции.
г) С кварцевым фильтром.
д) С электромеханическим фильтром.
6.По схеме соединения лампы или транзистора с селек тивной системой
а) С полным включением резонансной системы. б) С автотрансформаторным включением.
в) С трансформаторным включением.
7.По схеме питания
а) Последовательная схема, характеризующаяся тем, что источник питания, резонансная нагрузка и лампа или транзи стор включаются последовательно.
4 '
б) П араллельная схема, отличающаяся гем, что питание к аноду или коллектору! подводится по специальной цепи, параллельной резонансной нагрузке.
§ 2. ОБОБЩЕННАЯ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ. ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА
Усилительный каскад можно представить в виде системы,
содержащей |
источник сигнала, |
лампу или транзистор с источ |
|||||||
никами питания и нагруз |
|
|
|
||||||
ку. |
Основным |
элемен |
|
|
4 |
||||
том |
усилительного |
кас |
Л а м п а |
и л и т р а н з и с т о р |
|||||
|
|||||||||
када |
является |
лампа |
или |
к а к |
а к т и б н ы С |
|
|||
транзистор, |
представляе |
л и н е й н ы й |
|
||||||
мые при известных усло |
ч е т ы р е х п о л ю с н и к |
1---------- с |
|||||||
виях в виде активного ли |
|
|
|
||||||
нейного |
четырехполюс |
|
Рис. 1. |
|
|||||
ника (рис. |
1). На вход че |
|
|
|
тырехполюсника подается колебание от источника сигнала, а на выход подключается нагрузка. ,
1. Внутренние параметры усилителя
Лампа или транзистор как активный линейный четырех полюсник в наиболее удобной для расчета системе ^-парамет ров описывается системой уравнений:
l\= - Y iA + r » U t,\ |
(21) |
L Yn U ^ Y j J , . \ |
|
Коэффициенты этих уравнений имеют размерности проводимо сти и представляют собою внутренние параметры четырехпо люсника. Как известно, физическое содержание этих парамет ров имеет следующий смысл: Yn — входная статическая про водимость при закороченном выходе, У22 - выходная статиче ская проводимость при закороченном входе четырехполюсника, У,)—-прямая проходная статическая проводимость или крутизна при закороченном выходе, У12 -обратная проходная статиче ская проводимость или обратная крутизна усилителя при зако роченном входе четырехполюсника. Следует иметь в виду, что указанные внутренние параметры не зависят от характеристик источника сигнала и нагрузки, а определяются внутренней структурой и режимом работы лампы или4транзистора.
Для характеристики шумовых свойств четырехполюсника
вводится |
еще один внутренний параметр—относительная тем- |
|
пература |
р |
. Эта величина |
шума в статическом режиме tc- - |
||
|
' |
Ш1 |
5
у активных четырехполюсников всегда больше единицы и опре деляется физической природой и внутренним режимом работы четырехполюсника. Для ламп в качестве шумовых парамет ров чаще задается не относительная температура шума, а со противление шума Яш и коэффициент /г, характеризующий флюктуации тока в- сеточной цепи лампы.
2. Внешние параметры усилителя
Схема замещения четырехполюсника, описываемая приве денными выше уравнениями (2.1), может быть Т- или П-
Щ-
Рис. 2.
образной. Более удобной является П-образная схема, содер жащая три проводимости и зависимый источник тока (рис. 2). Лодсоединим ко входу четырехполюсника непосредственно или с помощью трансформирующей схемы источник сигнала в виде
6
генератора тока 1С' с выходной проводимостью У /, а к выходу непосредственно или через трансформирующую схему на грузку У л' (рис. 2а). Трансформация на выходе в общем слу чае осуществляется в последовательности: нагрузка (вход сле дующего каскада) —выходной контур каскада—выход лампы или транзистора рассматриваемого усилителя. Соответствующие трансформации осуществляются применением автотрансформа торных (рис. 26) или трансформаторных (рис. 2в) схем. При значениях коэффициентов трансформации идеального трансфор матора, равных
Pi = |
Лг |
(2.2) |
и к |
проводимость нагрузки, пересчитанная к выходу лампы или
транзистора (зажимам 2—2'), равна |
IV — —т (Y pe3-Tp2^YBy.2). |
||
|
|
Pi |
|
Внешние параметры усилительного каскада при принятой |
|||
схеме замещения лампы или транзистора: |
|
||
1) Входная проводимость |
|
|
|
уI R V —--- у± |
Y*iY„ |
= Yn - K Y n |
(2.3) |
11 |
|||
|
|
12 9 |
|
где /С—комплекс коэффициента усиления по напряжению, определение которого дается ниже.
2) |
Выходная |
проводимость |
|
|
|
||||
|
Y |
ВЫХ |
—Y |
22 |
- |
|
-Yk - К У |
12i |
(2.4) |
|
1 |
1 |
v„ |
V',/ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где /С,— комплекс |
коэффициента усиления по току, |
определе |
|||||||
ние которого приводится ниже. |
|
|
|||||||
3) |
Коэффициент усиления по напряжению |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
К |
|
К е ~ \ |
|
(2.5а) |
* |
LJо |
|
|
|
, . |
LJ9 |
|
|
, |
у где К ——-----комплекс, д —- ~ |
—модуль, ©„ — угол сдвига фазы. |
||||||||
|
Ut |
|
|
|
|
|
' |
|
|
Коэффициент усиления по напряжению, как известно из |
|||||||||
курса теории электрических |
цепей, может быть выражен через |
||||||||
внутренние параметры |
каскада: |
|
|
||||||
а) для четырехполюсника рис. 2а, без учета влияния обрат |
|||||||||
ной связи на входное |
напряжение, |
|
|
||||||
|
|
|
|
К |
и* |
Y.21 |
|
(2.56) |
|
|
|
|
|
Ог |
^22+ Гн |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
7
б) для четырехполюсника рис. 2а, с учетом влияния обрат
ной связи на входное напряжение, |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
t/o |
|
|
Г,л |
|
(2.5в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кшх+ ^V ’ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
в) |
|
для каскада |
в целом, |
представленного на рис. 26 или 2 |
|||||||
(как |
отношение напряжения |
на |
выходе |
схемы каскада в точ |
|||||||
ках |
3 —3' |
к напряжению на входе |
в точках 1 —1'), |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рч Y 21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pi |
|
|
|
|
|
|
|
и , |
^выхТ" |
з ( У ^ -rP^Y вхз) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
И1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
_________ P lP ^ ‘2.1 |
_ |
(2.5г) |
|||||
|
|
|
|
Pi^ |
|
Ype3-f-p2'1Y mQ |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
4) |
Коэффициент усиления |
по току |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Кг - |
А |
|
|
|
(2.6а) |
|
где |
К, |
А |
-комплекс, |
|
|
модуль, |
<рг —угол сдвига фазы. |
||||
Коэффициент усиления по току может быть выражен через |
|||||||||||
внутренние |
параметры |
каскада: |
|
|
|
|
|||||
а) для четырехполюсника рис. 2а, без учета влияния обрат |
|||||||||||
ной связи |
на входной |
ток, |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
Y, |
|
|
|
|
|
|
|
к , |
|
|
21 |
|
( 2. 66) |
|
|
|
|
|
|
А |
|
к,, |
г„ |
|
||
б) для четырехполюсника рис. 2а, с учетом влияния обрат |
|||||||||||
ной связи |
на входной ток, |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
г* |
|
(2.6в) |
Ау ,, - Ус
5)Коэффициент усиления по мощности
к Р |
k k i = КК,еч ('f"+'f^ |
Kpe~j ( + 4 |
|
(2.7a) |
|||
.где Kp—K K i— j j Y — |
отношение |
кажущихся |
мощностей |
на |
|||
выходе и входе усилителя. |
|
|
|
|
|
||
В частном случае, |
когда |
проводимости источника |
сигнала |
||||
и нагрузки чисто |
активные, |
что обычно имеет |
место |
при |
на- |
8