Файл: Кузьмин, А. А. Маломощные усилители с распределенным усилением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 0
н о й л и ( .i н m =и 0,0375,я х : ( а 2ь = 0 , 0 При2 . необходимости
Цы.г принимались равными нулю. Каскад был симмет рично нагружен.
5
4
3
2
1
0
Рис. |
4.22. |
Расчетная |
( |
) |
и экспериментальная |
(---------- ) |
АЧХ |
|
каскада при я = 4, е= 0, |
/$ |
= 1, 6Ш= 1. |
|
|
||
Рис. |
4.23. |
Расчетная |
(--------- ) |
и экспериментальная |
(---------- ) |
зави |
|
симость от частоты модуля рабочего коэффициента передачи каска да-в сторону балластной нагрузки выходной линии при щ=А, е=0,
Некоторые из рассчитанных характеристик показаны на рис. 4.14—4.23. Следует отметить достаточно хорошее совпадение результатов расчета и эксперимента (рис. 4.22, 4.23).
Глава 5
К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т Ы П Ё Р Е Д А Ч Й К А С К А Д А
Для анализа различных технических показателей, вы явления некоторых общих закономерностей и, в итоге, для создания методики расчета элементов конкретных схем УРУ необходимы выражения для коэффициентов передачи, представленные через исходные характеристи ческие параметры фильтров, параметры УЭ, число сек ций и нагрузочные сопротивления каскада. В общем случае формулы сложны и трудно поддаются анализу. Однако в ряде практических частных случаев формулы значительно упрощаются и могут быть использованы для оценки влияния на характеристики каскада различных факторов: обратной связи через УЭ, взаимной расстрой ки входной и выходной передающих линий, рассогласо вания передающих линий с нагрузочными сопротивле ниями и т. д. В практике построения схем УРУ для улуч
шения устойчивости и получения наиболее |
близкого |
к единице КСВН стремятся к уменьшению |
обратной |
связи и рассогласования. Влиянием этих факторов не всегда можно полностью пренебречь. Взаимную рас стройку (расфазировку) передающих линий при наличии значительных потерь в ПЛ необходимо сводить к мини муму. Если потери пренебрежимо малы, то в некоторых случаях искусственно вводимая расфазировка может вы полнять роль корректирующего фактора.
В связи с вышеуказанным, а также учитывая естест венную вертикальную симметрию схемы однородного ка скада УРУ, целесообразно рассмотреть две группы част ных случаев:
1. Вертикально-симметричное нагружение каскада (Zi>2 = Z 3,4). При этом величина обратной связи через УЭ
может быть любой. Формулы для коэффициентов пере дачи этого случая необходимо получать на основе матри
цы передачи каскада (3.58), (3.59). |
|
|
2. Обратная связь мала |
(|Г с|С 1 ). |
При этом нагру |
зочные сопротивления Z* |
могут быть |
произвольными. |
В основу получения формул для коэффициентов переда чи этого случая должна быть положена приближенная матрица Л-параметров каскада (3.41), (3.42),
71
В каждой группе могут накладываться дополнитель ные ограничения на обратную связь, рассогласование и расфазировку.
5.1.РАБОЧИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАЧИ
ПРИ ВЕРТИКАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОМ НАГРУЖЕНИИ КАСКАДА
5.1.1. Рабочие коэффициенты передачи при наличии обратной связи
Для определения формул рабочих коэффициентов пе редачи напряжения воспользуемся соотношениями (2.45), (2.46) и волновыми матрицами передачи каскада (3.58), (3.59), полученными при вертикально-симметричном на гружении каскада (Zi,2 = Z3i4).
Используя равенство £3,2 -f-£02i = $3n -[-l922, справед
ливое для всех структур, и вводя обозначения
__ |
th я9,/2 |
„и и |
|
__cfl л8, ch 02 — 1 |
е |
th п92/2 |
’ С |
п |
sh Я0! sh я02 |
V,,, , 1 = |
ch «б, + |
sh/гб, ch £9П, ,,, |
|
VI 2 , 22 = |
ch « 02 + |
sh « 0, ch S5!2,22, |
(5.1) |
найдем вначале определитель |
блока |
|
|
т |
|
|
|
-------- sh Xi sh у2 sh n б, sh ti 02 [ch ( ® , 2 — S32, |
|
||
X [ch (®i2 — SBU)— ch Ha], |
(5.2) |
||
а затем рабочие коэффициенты передачи напряжения для каскада структуры у
(5.4)
(5.5)
|
|
X [ c h ( « „ - « „ ) |
( $ , 2— S322) + |
|
|
|
|
— ch //„[ sh |
|
-f[fifash/z01>ash 0 |
Ilf 2,I/22i ,,— dt sh /z02, , sh Sil2i 2iV2I(12]}, (5.6) |
|||
(г) |
|
h У12/21 |
УshTi shY2 |
|
К 12, |
21 |
|
[(Q, — Qa)(da sh nblt a sh £5I1( aa — |
|
|
|
2 ^ 1 7 ^ 1 |
|
|
— rf, sh я02, j sh Ш12, al) — (P,, 4 — P2, 3) (d2VlU22 — d,V12, al)].
(5.7)
Формулы коэффициентов передачи остальных структур
могут быть |
получены из (5.3) — (5.7) при замене |
, |
на z[*2 ,, |
и при соответствующем изменении |
|
знаков. Сравнивая изменение знаков в элементах матриц передачи различных структур, видим, что необходимо ис пользовать две последовательные операции: а) изменить
знаки в §йц |
(3.57) |
перед rji и г\г для структуры z, |
перед |
||||
T]i для структуры h и перед тц для структуры g; |
б) из |
||||||
менить знаки в (5.6), |
(5.7) |
для коэффициентов передачи |
|||||
с левых полюсов на левые в соответствии с |
|
||||||
S M |
__ ± ^(г) ^(2 ) |
_ ± ^(2) |
(5.8) |
||||
11Н * |
Ь а |
33 |
1111* |
ООН |
J* Ь а |
4- ООН |
|
K (z) |
|
|
ЕЩ> |
К ( 2 ) |
± Д-(2) |
|
|
ХЕ12у, г, h, g |
|
£12^, z, h, g ± ^Е2\у' |
|
||||
Указанное изменение знаков следует из матриц переда чи и формул перехода от Г-параметров к 5-параметрам. Знаки перед коэффициентами передачи с левых полюсов на правые не изменяются. Первая операция является принципиальной и отражает схемное отличие УРУ с раз личными структурами, обусловленное различным харак тером управления усилительными элементами. Вторая операция связана с определенным, принимаемым за по ложительное, направлением зависимых источников в эквивалентных схемах УЭ.
Общие формулы (5.3) — (5.7) весьма громоздки для анализа ко эффициентов передачи. Однако они могут быть использованы для расчетов на ЭЦВМ и как основа для рассмотрения некоторых част ных случаев. Возьмем реальный частный случай, когда отсутствует взаимная расстройка входной и выходной передающих линий:
У1=У2=у. (5.9)
При этом четырехполюсники входной и выходной линий левой или правой полусекцнй (на рис. 3.1 четырехполюсники ац и a2i или апп и а2ш ) должны быть -подобны. Схемы этих четырехполюсников при рассмотрении со стороны внешних зажимов для каскада струк-
73
ТурЫ у или 2 (включение УЭ во входную И выходную лйийй одно временно параллельное или одновременно последовательное) должны быть одинаковы, а для каскада структуры /г или g (включение УЭ последовательно-параллельное или параллельно-последовательное) — взаимно обратны. Поэтому дополнительно к '(5.9) после смены зна ков в (3.57) для различных структур поставим второе условие
У) Л 1=П2=И. |
2) —Л1=—ri2=ri, |
|
h) —Л1=Ла=Л, |
ё) Л1=—'Л2== Л- |
.(5.10) |
Условия (5.10) особенно удобны для антиметричных четырехполюс- |
|
ников (например, для полузвеньев ФНЧ типа к). |
|
При выполнении условия (5.9) имеем |
|
в'и = 'в’21, 9'22= 9'12, |
(5.11) |
ch 0i, 2 = ch y + V ^ s h y, |
(5.12) |
d= ch 0i — ch 02 = 2 VTcsh y, dl •--=— d2, d = — 2dx. |
(5.13) |
Соответствующее изменение знаков перед г) ,в (3.57) для различных структур приводит к соотношениям:
<^21 — ^11> ®^12 — ^22> |
(5.14) |
|
= Vn = V2i = ch л01 + sh л91 chg5n , |
(5.15) |
|
2 2 -= V22 = У12 = cfl «92+ |
sh «02ch Югг, |
(5.16) |
|7£»1 = 2А, |
(5.17) |
|
где согласно (5.10) |
|
|
^np = ^ 11 |
^ |
(5.18) |
°^22р — ^22
Используя (5.11)—;(5.18), из (5.3) — (5.7) находим более простые выражения для коэффициентов передачи
*Яз\, 42yi — (^i + 2 2)/2 2 1S2,
p g V H f t - a . )
* £ 3 2 ,4 1 /,- + 2 dQ1Qi ’
с(г)_± f |
с(г) _±/- |
+ ~ -p |
°22p—±^P> |
„sh л9, sh £5npS2 + sh л92 sh ^522p2i
CJ’ "-= |
2 S A |
~ ’ |
*£12p—^ |
*E2)lp==+ P'M^P’ |
|
sh у |
|
ip]• |
= 2^/Q 2 [^i sh « 0 2 sh ^^22p 2 2 sh лб i sh |
||
(5.19)
(5.20)
(5.21)
(5.22)
(5.23)
(5.24)
Если в дополнение к условию (5.9) выполняется равенство нагру зочных сопротивлений характеристическим сопротивлениям ПЛ с на ружной стороны
Z j, 2 = ШН1, 2 С*) = 0 ' <®11, 22р — ®11, 2 2 ) > |
(5.25) |
74
то формулы (5.19) — (5.24) |
сохраняют свой внешний |
вид, но |
стано |
вятся независимыми от рассматриваемой структуры |
(с точностью до |
||
знаков в (5.21), (5.23). В |
этом случае fii,2, (5.15), |
(5.16), |
можно |
представить в виде, более удобном для анализа условий устойчи вости,
2 Ь 2 — ch nbi, 2 + (sh у + VT 0 ch y) sh л8ь 2/sh 9b 2- |
(5.26) |
5.1.2. Рабочие коэффициенты передачи при отсутствии обратной связи
Один из важных частных случаев имеет место при отсутствии обратной связи через УЭ. Практически такой усилитель может быть выполнен на тетродах, пентодах, составных УЭ и, вообще говоря, на любых УЭ, если их предельная частота значительно превышает заданную полосу пропускания каскада. При отсутствии обратной связи могут быть легко проанализированы такие важ ные факторы, как расфазировка и рассогласование. Формулы рабочих коэффициентов передачи каскада УРУ для рассматриваемого случая вытекают из (5.3) — (5.7) при условии Гс= 0, которое влечет за собой:
|
0i,2=Yi,2, |
= 0, d2= d = chyi—сЬ уг- |
|
||||||||
При этом |
(5.3) — (5.7) |
приобретают вид: |
|
|
|||||||
^£31,420 = |
l/(ch «-Yi, 2 + |
sh «Yi, 2 Ch tj1f2), |
(5.27) |
||||||||
|
* & .U, = |
0, |
^ |
liffl, |
= |
l + S llll№ |
(5.28) |
||||
S„. 22У= — sh яу,, 2 sh v |
2/(ch яуь 2 + |
sh яу,, 2 ch ^ , 2), (5.29) |
|||||||||
|
(w) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
{* . [ c h ^ . s h ^ - |
|||||
— sh я<р3 sh7,1 |
~ |
7,2 j + |
N2 |^ch я<р, ch 7)1 |
7,2 |
+ |
||||||
|
|
+ |
sh я?! ch |
|
j | , |
|
(5.30) |
||||
K (z) |
Уы^ |
^(г) |
K (z) |
[ N |
Г h „ |
sJj |
2 |
|
|||
* 'E 2 \y ' 2 |
V£ 3 l/X£42y V v2 1 Lu « Г 2 |
5,11 |
|
||||||||
— sh я<?2 sh 7)1 ~ |
ъ j -f- ЛС, j^ch я<р, ch 7,1 |
7,2 -f- |
|||||||||
|
|
-f~ sh яу, ch7)1 |
7)2j | , |
|
|
(5.31) |
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? i,2 — (Ti — Ta)/2, |
|
|
|
|
|
(5.32) |
||||
75