ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 292
Скачиваний: 0
пряжению за счет проходной проводимости К 12б — — (К 22э+ К ^ э )^ » — У 22э, аналогичной обратной связи в каскаде с ОЭ за счет про
ходной проводимости У 12э.
При боль лом коэффициенте усиления, как видно из выражения (3.112), активная составляющая входной проводимости может быть отрицательной, что ухудшает устойчивость или даже может вызвать самовозбуждение каскада. Поэтому коэффициент усиления каскада ограничен устойчивым коэффициентом усиления, при котором в вы ражении (3.112) можно пренебречь третьим слагаемым. При этом
^ х о б ~ ^ ш + У2.э. (З.ПЗ)
На резонансной частоте реактивные составляющие Ьиз и b213 про
водимостей У11а и К 21э компенсируются реактивностью входного контура и
Sex об — ^11 э ~Ь S21 э1 |
(3 . 1 1 4 ) |
Активная составляющая входной проводимости каскада с ОЭ, как было показано, при слабой внутренней обратной связи равна g BX08« ж g 11э. Сравнивая активные составляющие входной проводимости кас
кадов с ОБ |
и ОЭ, получаем ^вхоб^вхоэ = 1 + S ziJ S ub- Tax как |
^ 2 1 э ^ > §11э» |
S b x o 6 Я вхоэ- |
Входная проводимость каскадов с ОС и 03 определяется по форму лам (3.111) — (3.114) при замене индексов «з» на «к» или на «и».
Входные проводимости каскадов с ОС, ОБ и 03 больше на вели чину g 21э входных проводимостей каскадов с ОК, ОЭ и ОИ. Наличие большой входной проводимости каскадов с ОС, ОБ и 03 заставляет применять слабую связь входа УП с входным контуром для уменьше ния шунтирования его этой проводимостью.
Коэффициент усиления по номинальной мощности каскадов с ОС, ОБ и 03 согласно выражению (3.82) равен
(3.115)
4 &вх об &вых11)
Сравнивая Кр каскадов с ОК, ОЭ, ОИ и каскадов с ОС, ОБ, 03 при одинаковых значениях | К 21э |. g Bbixi> dK/d, получаем
(^ Р п ) и , я , и |
_ £вх об ^ |
ёпэ |
1 |
6 , 3 |
8 вх оэ |
If113 |
|
Следовательно, каскады с ОК, ОЭ и ОИ имеют значительно больший К р , чем каскады с ОС, ОБ и 03. Это объясняется тем, что последние
имеют большую активную входную проводимость, которая потребляет значительную мощность сигнала.
100
3.9. Устойчивый коэффициент усиления каскадов г с общей сеткой, общим затвором, общей базой
Полная проводимость на входе УП с учетом компенсации реак тивных проводимостей blt и Ь21 реактивностью входного контура равна
уI = ( |
+ 8п + £21) ( М- /51) = |
|
\< U ) |
) |
|
= |
+ |
(3.116) |
|
\Щ(1) |
/ |
где goi = Ski |
+ ^ 2(D g n — резонансная проводимость входного |
контура с учетом шунтирования его проводимостью g xl. |
|
Проходная |
и прямая проводимости каскада с ОБ при Y 22a > У ц э |
и ^ 210» ^228 равны: К12б= — Угаэ и К21б « —У21э. Аналогичны соотношения и для каскадов с ОС и 03.
Коэффициент обратной связи на основании выражения (3.92)
равен |
|
|
|
Y22 |
________Y22________ |
|
(3.117) |
|
( g o i / ^ l u ) + g 2l) (1 + /Si) |
|
|
|
|
|
|
Петлевое усиление |
|
|
|
I ^21 I т\ (1)__________^22_______ |
|
(3.118) |
|
£02 ( 1 + |
/Ег) (go i/ m f a , + £21) (1 + /Ei) |
|
|
|
|
||
Полагая, что оба контура настроены на одну частоту, т. е. |
= |
£2 = |
|
К$ = 1 — К у, учитывая, |
что Кй = | К211m1(I)m2(2,/g02 |
и |
разделяя |
в (3.118) действительную и мнимую части, получаем условие устой чивости в виде
Kf> |
Ко |
|
тШ) X |
|
(SOl/OTl u ) + £21) |
(1 + i 2) 2 HI2 (2 |
|
||
X {g24(1 - I 2) + 21Ьгг + / [Ьгг(1 |
|
|
= 1- К Т. (3.119) |
|
Полагая Im (KP) = 0 и решая (3.119) относительно | |
= £!!р, получаем |
|||
обобщенную расстройку, соответствующую балансу |
фаз ПО]: |
|||
£ |
§22 |
1+ |
g 22 |
|
= к р ! , 2 |
■dr |
622 |
|
|
— g 22± |
V 8 2 2 -\-Ь2г |
--- S22 ± I ^ 2 2 I |
(3.120) |
|
|
Ь'12 |
|
Ь%2 |
|
Для выполнения условия Re (К$) = 1 — К у обобщенная расстройка должна быть положительной. На основания выражения (3.120) можно записать
£ к р — ■ (I ^ 2 2 | — 822)^2% . |
(3 . 1 2 1 ) |
пи
Подставляя в выражение для Re (/СР) (3.119) значение (3.121) и решая его относительно Кусх = К0 при К у = 0,9, после преобразований получаем
КУ С Т |
= 0,2 (goi/m2l ] ) + & 2l) |
(I У 22 I — Еъг) /п2 (2) |
(3.122) |
|
Ь12 |
т1 m |
|
В режиме согласования на входе ga/tnlo) = g 2i и устойчивый коэф фициент усиления каскада равен
Куст согл |
0 4 § 2 1 (I ^22 1— 8 м ) |
т 2 ( 2 ) |
(3.123) |
|
Ь\ 2 |
^1 (1, |
|||
|
|
i : Из сравнения выражений (3.122) и (3.123) видно, что устойчивый коэффициент усиления каскада в режиме согласования на входе в два раза больше, чем при отсутствии согласования. Это объясняется тем, что в режиме согласования во входной цепи полная проводимость на входе УП значительно больше, чем при отсутствии согласования и, следовательно, напряжение на этой проводимости будет меньше.
Для каскада с OCg21 = S, b22 = соСак, соCaK> g aK и
к устс |
о г л - 0 |
, 4 |
. |
(3.124) |
|
|
о)Ся |
‘ни |
|
Формулы устойчивого |
коэффициента |
усиления |
каскадов с ОС, |
|
ОБ и 03 так же, как и формулы устойчивого коэффициента усиления каскадов с ОК, ОЭ и ОИ, справедливы и для многокаскадного усили теля, если коэффициент усиления каждого каскада не больше Куст-
ЗЛО. Избирательность усилителя
Избирательность супергетеродинного приемника по дополнитель ным каналам приема обеспечивает УРЧ. Основными дополнительными каналами приема, как известно, являются:
—прямой канал, частота которого равна / пк = / ш где fa — про межуточная частота приемника;
—зеркальный канал, частота которого равна /зк = / с ± 2 / п (знак
плюс соответствует / г > |
fc, а знак минус / г <С / с). |
получаем формулу |
|
Подставляя значения К0 и К в выражение (3.5), |
|||
для избирательности каскада |
|
|
|
|
Se = / ! + ¥ • |
(3.125) |
|
В области небольших расстроек (менее 10%) |
|
||
|/з „ - |
/ с |//с = |
2/п//с = А/з к//с, |
(3.126) |
|/ с - / п |/ / с |
= А/пк//с |
(3.127) |
|
и обобщенные расстройки по прямому и зеркальному каналам равны
£п„ = 2ДfUK/dJc, |
(3.128) |
Is к = 2Аf3K/dJc = 4fa/dJc. |
. (3.129) |
1.02
Избирательность по прямому и зеркальному каналам в области не больших расстроек на основании выражений (3.128), (3.129) равна
^ nK = l/l+ (2 A /nK/d J 0)2, |
(3.130) |
Se3K- V T m j d j J - |
(3.131) |
Вобласти больших расстроек Д/пк//с и Д/зк//0 (более 10%)
ивыражение (3.125) для избирательности по прямому и зеркальному каналам можно записать в следующем виде:
Se |
= — |
^ |
— i А , |
||
"" |
da |
f0 |
|
faк |
|
SeaK= — f— — 1 |
Jo_ |
||||
/з к |
|||||
3 K |
d9 1 f0 |
|
|||
Избирательность УРЧ равна
Se ~ Sex*Se2*
Часто избирательность УРЧ выражают в децибелах:
(3.132)
(3.133)
(3.134)
S ^ b = 20 lg Se. |
(3.135) |
Наихудшая избирательность по каналу прямого прохождения со ответствует частоте поддиапазона, находящейся наиболее близко к / пк = / п. Избирательность по зеркальному каналу ухудшается с по вышением частоты поддиапазона, так как с возрастанием частоты рас ширяется полоса пропускания каскада. Поэтому наихудшая избира тельность по зеркальному каналу соответствует максимальной час тоте поддиапазона, на которой обычно ее и определяют.
3.11. Каскодные схемы УРЧ
Каскодом называют схему, содержащую два каскада, у которой выход первого и вход второго каскадов соединены непосредственно.
К наилучшим вариантам каскодных схем относятся следующие: ОК — ОС, ОЭ — ОБ и ОИ — 03, эквивалентные схемы которых приведены на рис. 3.30. Первый каскад имеет входную проводимость, значительно меньшую, чем второй каскад. Это позволяет получить на входе каскодной схемы большее входное напряжение.
Каскодные схемы применяют в первых каскадах УРЧ и УПЧ для уменьшения коэффициента шума приемника.
Каскодная схема на лампах приведена на рис. 3.31. Индуктивность
L0 служит для компенсации проходной емкости Сас (®^о—1/соСас=0), что исключает обратную связь через эту емкость. При этом входная проводимость первой лампы не зависит от нагрузки и через индук-
103
Рис. 3.32
104
тивность Lq протекает катодный ток второй лампы. Питание лампы первого каскада осуществляется через дроссель Бдр.
Транзисторная каскодная схема с последовательным питанием кас кадов приведена на рис. 3.32. Она требует увеличения напряжения источника питания. В тех случаях, если нежелательно повышать на пряжение источника питания, применяют схему с параллельным пита нием каскадов.
В последнее время применяют гибридную каскодную схему, первый
каскад в которой |
выполнен на полевом транзисторе |
с ОИ, |
а вто |
|||||
рой — на транзисторе с ОБ. |
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент |
усиления |
по |
напряжению |
первого |
каскада равен |
|||
|
*<U ~ I ^21 Мёвхг ^ I ^21 У I ^21 1г- |
|
(3- 136) |
|||||
При одинаковых УП | У21 |х = |
| У21 |2 |
и K0i ~ |
1. Коэффициент усиле |
|||||
ния каскодной схемы равен |
|
|
|
|
|
|
||
К0= K0l K0i = |
J Yn |2 mt тг /?э2, |
|
(3.137) |
|||||
|
|
|
|
&ВХ2 |
|
|
|
|
При одинаковых УП |
коэффициент усиления каскодной схемы равен |
|||||||
|
|
Ко = |
| K2i | mima/?a3. |
|
|
(3.138) |
||
Коэффициент усиления по мощности первого каскада запишем как |
||||||||
If |
|
17вых1 |
ёвХ2 _ U2 |
ёьХ2 ^ . ёвХ2 |
|
|
||
1\Р\ — |
--------------А01 |
----- ~ |
---- . < |
|
|
|||
|
|
Овх |
Sbxi |
Sbxi |
&1>х1 |
|
|
|
Так как £Вх2 ^ £ в х ъ |
то Kpt имеет большую величину. Итак, |
первый |
||||||
каскад не дает усиления по напряжению, но зато имеет большой коэф фициент усиления по мощности.
Коэффициент шума каскодной схемы определяется как N = + 4- (IV2 — 1)/Kpt. Так как К р, > 1, то N « N v
Устойчивость каскодной схемы определяется вторым каскадом, так как первый каскад имеет Koi « 1. Каскады с ОС, ОБ и 03 имеют относительно большой устойчивый коэффициент усиления, что поз воляет реализовать большой коэффициент усиления каскодной схемы. Следовательно, каскодную схему можно рассматривать как один кас кад с малой внутренней обратной связью, имеющий коэффициент уси ления, равный коэффициенту усиления второго каскада, и коэффициент шума, равный коэффициенту шума первого каскада. К недостатку каскодной схемы следует отнести наличие двух УП.
3.12. Нелинейные явления в усилителях радиочастоты
Анализ усилительных схем проводился в предположении, что УП являются линейными устройствами. В действительности характериститики УП могут иметь заметную нелинейность, которая приводит к ис кажениям принимаемых сигналов. При воздействии гармонического сигнала на вход усилительного каскада с нелинейной характеристикой
105