Файл: Кузьмин, А. А. Маломощные усилители с распределенным усилением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 0
разно выполнять на сравнительно мощных транзисторах. Поэтому такие усилители могут найти применение в ка честве выходных каскадов различных приемоусилитель ных устройств.
Для построения транзисторных УРУ последователь но-параллельной структуры лучше использовать включе ние транзистора по схеме с ОБ, так как оно обеспечивает самое низкое входное сопротивление транзистора. Од нако для обеспечения последовательного включения вхо да транзистора в продольное пле чо фильтра необходимы широко полосные симметрирующие устройства.
Известны две разновидности УРУ последовательно-параллель ной структуры на транзисторах
сОБ (рис. 1.5 и 8.9). Схема рис.
1.5предложена Б. М. Сосиным [5],
схема рис. |
8.9 — Л. |
Я. |
Шапиро |
|
[6]. Обе схемы отличаются друг |
|
|||
от друга только различным вклю |
Рис. 8.10. Симметри |
|||
чением симметрирующих |
устрой |
рующее устройство на |
||
ств (СУ): |
в схеме |
рис. |
1.5 СУ |
ферритовом кольце. |
используется как |
двухобмоточ |
8.9 — как двухпровод |
||
ный трансформатор, |
в схеме рис. |
|||
ная симметрирующая линия. Катушки индуктивности СУ могут быть намотаны, например, на ферритовом кольце двумя параллельными проводниками (рис. 8.10). Недо статком каскада структуры h является наличие симмет рирующих устройств, ограничивающих полосу пропуска ния со стороны нижних и верхних частот и усложняю щих конструкцию каскада.
8.4.1. Параметры усилительного элемента
Усилительный элемент каскада структуры h пред
ставляет собой цепочечное соединение двух четырехпо
люсников: |
СУ и |
собственно транзистора с ОБ (Т) |
|||
(рис. 8.11). Для дальней |
|
||||
шего анализа необходимо |
|
||||
иметь h |
параметры |
УЭ. |
|
||
Описывая каждый из со |
|
||||
ставляющих |
четырехпо |
|
|||
люсников |
|
системой |
А- |
Рис. 8.11. УЭ как каскадное со |
|
параметров |
[at] |
и |
[ат], |
единение симметрирующего |
|
определим |
|
вначале |
А- |
устройства и транзистора. |
|
165
параметры их соединения [ау], а затем перейдем к си стеме необходимых нам h-параметров [/гу]. Таким образом, [ау]= [ас] [ат], а переход от [ау] к J7iy] можно произвести, используя соотношения, приведенные в [29]. В результате перемножения матриц и замены Л-пара- метров транзистора на его ^-параметры имеем
/llTy= (/lll |
6 |
1 2 |
с/П |
1 1 |
с)ДсгПце, |
(8.65) |
||||||
|
+ П |
|
|
(8.66) |
||||||||
|
|
h{2y = [h\2QK c i , |
|
|||||||||
|
|
fl2iy = h-216Kci, |
|
(8.67) |
||||||||
/l |
2 2 |
y = /l226 |
2 1 |
с^ |
1 2 |
б/ |
1 2 1 |
бКсг, |
(8.68) |
|||
|
-- П |
|
|
|
|
|||||||
|
|
K c i — 1/(й2 1 /1 иб + Й2 |
2 с) |
(8.69) |
||||||||
коэффициент передачи - no току симметрирующего устройства слева направо при нагружении его на сопро тивление, равное hm; ацс — Л-параметры симметриру
ющего устройства. При выводе формул (8.65) — (8.69) учтена обратимость СУ. Выражения для Л-параметров схемы с общей базой приведены в § 8.1 формулы (8.9) — (8.12). Следовательно, задача сводится к определению параметров СУ.
8.4.2.Параметры симметрирующих устройств
Вобщем случае при работе в широкой полосе частот симметри рующие устройства нужно рассматривать как пассивные четырех полюсники, получаемые путем эквивалентных преобразований из рас
пределенного 2(р+ 1)-полюсника (р = 2), представляющего собой систему двух связанных линий (рис. 8.Г2). Уравнения системы име ют вид [30, 60]
(ададФ Ч Л л хададь
Ил1 = |
Лда Ла(,П |
|
ЛЬа j4j,b J |
|
|
где |
|
Zsh 0 1 |
|
ch G |
|
|
|
|
Лаа ^ъъ |
Z0sh 0 |
о |
|
Z2 — Zт2 |
|
|
(8.70) |
|
|
|
|
|
о |
ZOTsh 0 |
|
|
|
Лат, — Аъа |
Zm0 sh 0 |
|
|
- 0 |
|
|
Z2- |
|
166
В—V ZY — ZmY0B |
(8.71) |
— постоянная распространения системы; Li = L2= L c, |
Cj —С2 = Сс; |
Z —j(x)Lc, Zm=j(dAi, У = /(0(Сс + Ссв), Уев = /(dCcb', Lq, |
ЬА, Сс, Сев |
взяты на всей длине СУ.
Матрицы (8.70) и выражение (8.71) получены при условии су ществования в системе одного типа волн (30]. При этом ZmY=ZYCB
или
&м =kc—kcъ,
где &m= M/Lc, &с= Сев/(Сс “ЬСсв) .
о/ |
h |
-Т- |
-о^ |
6 |
о—*- |
||
20- |
|
-04 |
|
Го- |
Ж/ |
-O J |
|
/О- |
|
- 0 3 ' |
|
Рис. 8.12. Схема связанных линий.
Рис. 8.13. Схемы симметрирующих устройств:
а) для включения по схеме Сосина; б) для включения по схеме Шапиро.
Симметрирующие устройства как четырехполюсники образуются из схемы (рис. 8.12) путем короткого замыкания соответствующих полюсов (рис. 8.13,а, б). При этом накладываются условия: для схемы а — Н2=0, h = h , Ui3 = Ui—Us-, для схемы б — П4= 0, / 2= = —Л, t/12= £/i—!£/2- Уравнения СУ, представленные через А-пара- метры, имеют вид [61]
|
|
|
|
r |
, |
\ U* 1 |
|
||
|
|
. / J |
= |
Ka] |
[ |
u |
J ’ |
|
|
|
|
|
|
r |
|
, Г ^ з |
1 |
|
|
|
|
1 л |
|
= м |
|
1 |
л |
J* |
|
|
|
] = |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Г |
^ |
|
]B |
|
|
|
|
l |
|
|
sin2 0 |
sin 0 |
(8.72) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
^CB |
|
ctg 9 |
1 |
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
IPu |
|
|
|
|
N = |
2 (1 - |
k2CB) cos 0 + k C2B- |
(2— k\B) cos2 0, |
|
|||||
|
В = 2pn (1 — k2B)(1 — cosG), |
|
|||||||
P u |
- Z/B = |
} / |
( L |
c / C c b ) |
[ W |
( 1 |
- O ' |
(8.73) |
|
|
|
|
|
= WT, |
|
|
(8.74) |
||
167
|
=у лZ-<A-^св О |
kl B)/ku |
(8.75) |
||
cos |
(, |
Ь - kd) sin2 9 |
|2/Pu.(l — K*) sin 9 |
|
|
(1 4 |
- йсв) cos 6 |
|
|||
[«ев] = |
|
(8.76) |
|||
|
sin |
9 |
|
||
На основании >(8.72), (8.76) можно сделать вывод о том, что рас сматриваемые СУ являются несимметричными обратимыми четырех полюсниками.
8.4.3. Анализ и сравнение широкополосности симметрирующих устройств
Входной параметр Ацб транзистора по схеме с ОБ носит ин дуктивный характер
и является нагрузочным сопротивлением для СУ. Частотные свой ства усилительного элемента, а следовательно, и каскада УРУ опре
деляются |
как |
параметрами транзистора |
*(в частности, .величинами |
Rh и £ н), |
так |
и параметрами СУ. При |
работе СУ на транзистор |
с ОБ в области высоких частот нагрузкой его служит практически чистая индуктивность. При этом естественно, что диапазонные свой ства СУ как чисто реактивной системы будут зависеть от резонанс
ных свойств |
K d |
(8.69), |
являющегося |
множителем в |
А2iy |
(8.67). |
||
Расположение |
резонанса |
К а |
и будет определять верхнюю предель |
|||||
ную частоту усилительного элемента. |
|
|
(рис. |
8ЛЗ,а, |
||||
Проведем |
анализ Ксг симметрирующих устройств |
|||||||
б), снабжая коэффициенты |
передачи индексами |
соответственно (') |
||||||
и ("). Из '(8.69) с учетом |
(8.72), (8.76) |
получим |
|
|
|
|||
|
|
К с< = |
1 + |
Хнctg 9— /рн ctg 9 |
’ |
|
(8 ,7 /) |
|
c i~ |
|
|
Хн |
Рн |
’ |
|
||
* |
|
cos 9 — -------- з— sin 9 + / --------- sin 9 |
|
|
||||
|
|
|
1 |
ксв |
1 |
ксв |
|
|
ГДе Хн= Хн/рц=0/н, |
1н — Т.н/Т', рн — Rnfpll- |
определенно сказать, |
даже |
|||||
Сравнивая |
формулы |
(8.77), можно |
||||||
не производя количественной оценки, какая из схем является более
широкополосной: при малых значениях Хн и рн максимум |
|/Ссг| |
|||||
будет |
иметь место для |
схемы а |
при |
0> л /2, а для |
схемы |
б при |
0< я /2, |
откуда следует, |
что СУ |
при |
схеме Сосина |
является |
более |
широкополосным. При рн= 0 |
|
7(ci' = —£CB/( l + in 0 ctg 0 ), |
(8.78) |
Kd" = 1 /( cos 0—p 0 sin 0), |
(8.79) |
где |
|
P= !«l(\—Acb2). |
|
168
К а могут возрастать до °о на частотах, равных резонансным ча
стотам СУ (/р), которым соответствуют 0Р, определяемые из урав нений
l + W ctg 0Р'=О, |
'(8.80) |
cos 0Р"—р0р" sin 0р"=О. |
|
Уравнения (8.80) решены графически относительно 0р’ " |
как функ |
ций соответственно /н и р и показаны на рис. 8.14. Решения с до статочной степенью точности также могут быть представле ны в виде приближенных фор мул: для схемы а
в ' Р = |
V« ( 1 |
+ / „ ) / ( ! + 4 i H ) |
, |
|
|
|||
для схемы |
б |
при р > 1 |
|
|
|
|
||
0"Pl = j/j ^ 2 ,2 5 + |
3//? — 1,5, |
|
|
|
||||
при р < 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
arr |
_ |
JL д- 1 + j0 |
— |
|
|
|
||
й Р1_ |
2 т -— — |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Рис. 8.14. Сравнение резонанс |
|||
|
|
|
|
|
ных и граничных |
частот |
сим |
|
|
|
|
|
|
|
метрирующих |
устройств. |
|
Используя |
(8.74), |
при |
необходимости |
нетрудно рассчитать |
абсо |
|||
лютные резонансные частоты, соответствующие 0р ” ,
£г /г |
п г |
гг л |
/у |
= V |
/2т. |
На практике из-за большой неравномерности коэффициента переда чи тока СУ работа в полосе частот до fp’ практически невозмож
на. Более точно широкополосность того или иного СУ можно ха рактеризовать его граничной частотой. В дальнейшем под граничной
частотой симметрирующего устройства / р’ будем понимать часто ту, на которой относительный коэффициент передачи по току СУ становится равным V 2. При таком определении
КГсi (втр) _ |
1 + 1ц_____ |
— V 2 , |
(8.81) |
tf'ct(8 = 0) |
1 + /Не 'гр ctg 0'гр |
К"ы (9гр) |
________ J____________ ,сн- |
Д" е(*(0 = О) ' |
cos0" rP — уЕ>0,лгр sin 0',,rP V 1 ‘ |
|
(8.82) ’ |
Данные трансцендентные уравнения так же, как и (8.80), решены графически. Зависимости 0Гр' от /н и 0 Гр" от р показаны на рис. 8.14. Определить Згр'", удовлетворяющие уравнениям (8.81),
169