Файл: Кузьмин, А. А. Маломощные усилители с распределенным усилением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
(8.82) при заданных значениях |
коэффициентов /н и р, можно |
так |
||
же по приближенным формулам |
|
|
|
|
|
0'гР^ ЯК(1 |
+ /н) , ( 1 + |
Ш н), |
(8.83) |
|
3(1 + 2 р) — И9( 1 |
+ 2 р У — 7,04/> |
(8.84) |
|
ГР ' |
/ |
2Р |
|
|
|
|
|||
|
|
|
||
Выражение (8.84) получено из (8.82) путем разложения тригоно метрических функций в степенной ряд, ограниченный двумя первы
ми членами. Уравнение же |
(8.83), для получения |
простого выра |
жения, найдено путем аппроксимации зависимости |
Orp '= f(M . |
|
Зная 0rp'.", из (8.74) |
нетрудно найти значения граничных |
|
частот |
|
|
/гР |
= 9 грГР /2^- |
(8.85) |
Анализируя выражения i(8.83)—‘(8.85), можно сделать вывод о том, что граничные частоты симметрирующих устройств с заданной ин дуктивностью обмоток Lc возрастают с увеличением коэффициента связи между обмотками и уменьшением величин межобмоточной емкости, а также индуктивности нагрузки Ан. Поэтому при изготов лении широкополосных СУ необходимо стремиться к получению мак симально близких к единице значений коэффициента связи, мини мальных величин индуктивностей нагрузки и собственных выводов симметрирующих устройств.
Формулы (8.83) — (8.85) и графики рис. 8.14 позволя ют сравнить широкополосность рассматриваемых СУ. Не трудно видеть, что двухобмоточный трансформатор тока с распределенными параметрами является в несколько раз более широкополосным симметрирующим устройст вом, чем двухпроводная симметрирующая линия. Поэто му применение СУ по схеме Сосина в распределенных усилителях последовательно-параллельной структуры является оправданным и целесообразным. Дальнейший анализ производится в предположении применения СУ трансформаторной схемы.
8.4.4.Параметры усилительного элемента на транзисторе
сОБ и трансформаторном симметрирующем устройстве
Формулы для /г-параметров УЭ в общем виде можно определить по (8.65) — (8.69) с использованием (8.72). Однако применение их весьма затруднительно из-за оче видной громоздкости. Формулы можно представить в при емлемом виде, если учесть практически реальные соот ношения между величинами параметров.
170
Обращаясь к ранее приведенным выражениям (8.9) — (8.12), видим, что h{2&— величина весьма малая по срав нению с h2i6 и при анализе АЧХ ею можно пренебречь. Выражение для h m весьма громоздко. Однако расчеты
в численном виде показывают, что
ОДГб Гэ ^
откуда следует, что
^пб ~ ^иб “Ь /^ п б = Яа + j<*>La=
+ у2{^ - а°щЦ) + / > т (L3 + L6). |
(8.86) |
Таким образом, параметр кпб может быть эквивалентно
представлен последовательным соединением частотно-не зависимой индуктивности Ln6 = AIt и активного частотно зависимого сопротивления. При этом в зависимости от величины Тб активная часть может как возрастать, так и уменьшаться с ростом частоты. На практике величина ссосотТб, для современных высокочастотных транзисторов, как правило, больше Гб. Поэтому Ян б в этом случае
уменьшается и может принимать отрицательные значе ния, что говорит о необходимости принимать конструк тивные меры для уменьшения индуктивности базового вывода транзистора. Активная составляющая кцб мала
по сравнению с удвоенной величиной характеристиче ского сопротивления входной линии. Поэтому потери во входной ПЛ можно не учитывать и нагрузочным сопро тивлением для СУ считать
Aii6~/o>£ii6=/coLH. (8.87)
Модуль коэффициента прямой передачи тока
\hal6\ = aB/yr \ + у 2> \hi26\, |
(8.88) |
что диктуется необходимостью обеспечить условия устой чивости каскада УРУ. Выходной параметр носит емкост ной характер я линейно зависит от частоты. Емкость Ск является составной частью емкости фильтра выходной передающей линии.
В симметрирующем устройстве вполне реально счи тать коэффициент связи близким к единице
(8.89)
В большинстве случаев практически оправдано соотно шение
LC> L H или /н< 1 . |
(8.90) |
Условия (8.89), (8.90) могут быть полезны при рассмот
рении частотных зависимостей параметров СУ. |
(8.88) в |
|
Таким образом, использование (8.87), |
||
(8.65)— (8.68) приводит к соотношениям |
|
|
hily = jXmi, |
hliy —hvisKci, |
|
hziy — hiieKcii h-22y— /о)Ск, |
(8.91) |
|
где K d — характеризуется |
формулой (8.78), |
а хВц — |
входное сопротивление УЭ, вносимое в продольное пле
чо звена фильтра входной ПЛ и определяемое из |
(8.65) |
||
зависимостью |
|
|
|
-*вн = 2рп (1 - k2J tg 4 |
( 1 + |
- |
(8-92) |
где Т= 0,50(ctg 0/2)/СегПри /н< 1 |
и 0 ^ я /2 Т слабо за |
||
висит от 0 и приблизительно |
равно Т « 1/(1-Ни). |
Если |
|
при этом положить tg |
(0/2) « 0 /2 , то из (8.92) |
находится |
|
упрощенная формула xBh= coLBh, |
|
|
|
где |
|
|
|
Lm = |
Le[ l - k 2J |
( l + l J ] . |
(8.92а) |
Формула (8.92а) отражает физические свойства СУ. Действительно, при kCB = l и /н= 0 (идеальный случай) LBH= 0 , при увеличении LHи уменьшении kCB LBHрастет.
Величина LBHиграет существенную роль при реализации каскада УРУ структуры h.
8.4.5. Коэффициент усиления и амплитудно-частотная характеристика каскада
Анализ коэффициента усиления и АЧХ рассматрива емого каскада проводится при следующих условиях: об ратная связь через УЭ мала (/игу— 0); потери во вход
ной и |
выходной ПЛ отсутствуют (cci,2=0); передающие |
||
линии |
на |
концах полностью согласованы |
(рг— 0), |
например, |
с помощью полузвеньев ФНЧ типа щ |
каскад |
|
строится на ФНЧ типа k при использовании трансфор
маторных СУ (как наиболее широкополосных); раесмат-
172 *
ривается два варианта включения СУ во входную пере
дающую линию |
(рис. 8.15): а) в Т-образное сечение зве |
||
на ФНЧ типа k, |
б) в условное П-образное сечение звена. |
||
В |
первом варианте |
полная индуктивность ФНЧ типа |
|
k |
входной линии |
|
|
|
T l — Т1доп + |
Т в11, W B 1 — ИУт1, ЙУц1— ® П 1’ |
|
во втором варианте схема полузвена не совпадает пол ностью с ФНЧ типа k, Lsnf2 присоединяется к П-сеченшо
|------- Н t-1
Рис. 8.15. Включение СУ в ПЛ:
а) в Т-образное сечение; б) в условное П*образное сечение ФНЧ типа k.
ФНЧ типа k, в связи с чем сечение, обозначенное пунк
тирной линией, названо условным П-сечением звена. Как показывает анализ и опыт реализации УРУ с использо ванием включения СУ по схеме б, этот вариант обладает лучшими характеристиками по сравнению со схемой а.
Формулы для характеристических параметров фильт ра рис. 8.16,6 можно получить, зная элементы матрицы Л-параметров полузвена фильтра с Т-образной стороны
1 —• х 2. /ю ^ -(1 -|- т — т х ,) |
|
||
[а]: |
11 |
, |
(8.93) |
. а>С, |
— тх,* |
|
|
1 — |
|
|
|
где |
|
|
|
Л^со/Шер!, m==LBa!Llt |
|
шсР1 = 2/V Ь,Си |
(8.94) |
173
частота среза совпадает с частотой среза ФНЧ типа k, содержащего Li и С\. Используя (8.93) и (4.1), находим
1 — xf |
ту?х |
^ |
(8.95) |
|||
V ■1 — тх\ |
1 + |
т у |
||||
|
||||||
1 — тх\ |
тх\ |
\ |
(8.96) |
|||
1 |
— х\ |
\ + |
т ) |
|||
|
||||||
0 - |
|
|
|
|||
pi = 2arcsinJCj |
1 + |
т (1 — А |
|
)> |
(8.97) |
|
Рис. 8.16. Схемы замещения фильтров:
а) при включении |
СУ в Т-образное |
сечение; б) в условное П-образное сече |
|||
|
ние |
фильтров. |
|
||
где |
|
|
|
|
|
®„, = |
/ ( £ , + £.*)/£> = |
У М 1 + т)/С1. |
(8.98) |
||
Учитывая исходные допущения, запишем формулу |
|||||
коэффициента усиления каскада структуры h |
|
||||
|
tih% |
|
|
WBl Fpe—jnbi |
(8.99) |
К £ 4 1 ft |
|
|
|||
где Fp — функция расфазировки |
(5.151). |
|
|||
На частотах, на которых xi:2, у, 0<С1, коэффициент |
|||||
усиления одинаков для обеих схем включения СУ. |
|
||||
|
__ |
па0feCB |
|
(8.100) |
|
|
К£410 — |
2(1 + / н) |
|||
Из (8.100) следует, что коэффициент усиления каскада на транзисторах с ОБ и СУ определяется в основном числом секций п и отношением wmlw0i. Поэтому, если ®ог/®о1 = 1, что конструктивно наиболее удобно, то коэф фициент усиления одной секции |/ 'С с |~ 0 , 5 , и для полу чения достаточного Кеш необходимо число секций, рав-
174