Материал: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Устройства приема и передачи сигналов в СПЦС». Поликарпов Э.Д., Манюхин В.А
стать отрицательной), что в свою очередь приводит к изменению его показателей: коэффициента усиления, полосы пропускания, формы АЧХ. Поскольку эти изменения взаимосвязаны, можно задавать ограничение на допустимое изменение одного из показателей, тогда и другие будут находиться в допустимых пределах. Обычно задается ограничение на максимально допустимый коэффициент усиления, который называется коэффициентом устойчивого усиления и определяется по формуле
К0УСТ= |
21 KУ |
|
Y21 |
|
|
, |
(5) |
||
|
|
||||||||
|
Y12 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
где 0 KУ 1 - коэффициент устойчивости, определяющий удаленность усилителя от самовозбуждения.
При KУ=0 усилитель самовозбуждается, при KУ=1 усилитель абсолютно устойчив (но соответствующий коэффициент усиления равен нулю).
Коэффициент устойчивости определяет изменение коэффициента усиления усилителя за счет действия ОС:
KУ= |
K0 безОС |
, |
(6) |
K0 сОС |
где К0(без ОС) - коэффициент усиления при отсутствии ОС; К0(с ОС) - коэффициент усиления при наличии ОС.
Обычно считается допустимым изменение коэффициента усиления за счет ОС на 20 %, что соответствует значению KУ=К0/1.2К0 0.84 в однокаскадном усилителе, KУ=0.86 - в двухкаскадном, KУ=0.87 - в многокаскадном. В других случаях коэффициент устойчивости выбирают в пределах 0,8...0,9.
9
Домашнее задание № 5
Ознакомиться с нелинейными эффектами и линейными искажениями в УВЧ.
Теоретические сведения
Необходимо вспомнить определения проходной характеристики УЭ, колебательной и амплитудной характеристик резонансного усилителя, причины появления линейных и нелинейных искажений в усилителях, их связь с формой проходной, амплитудной и амплитудно-частотной характеристик.
Линейные искажения в УВЧ возникают вследствие неравномерности АЧХ в пределах спектра усиливаемого сигнала.
Нелинейные искажения в резонансных усилителях возникают за счет нелинейности амплитудной (колебательной) характеристики усилителя, приводящей к искажению формы огибающей усиливаемых АМ сигналов. Нелинейные искажения в резонансных усилителях возникают при сравнительно больших уровнях сигналов, так как в области малых сигналов амплитудная характеристика, как правило, линейна.
10
Домашнее задание № 6
Рассчитать усилитель высокой частоты в соответствии с вариантом домашнего задания.
Для выполнения домашнего задания необходимо проработать материал по одному из учебников, приведенных в списке литературы, а также настоящие методические указания, подготовить ответы на контрольные вопросы.
Теоретические сведения
Электрический расчет резистивного усилителя
Рассчитать коэффициент усиления К0, избирательность по прямому каналу пр, индуктивность контура L1, построить график АЧХ усилителя в полулогарифмическом масштабе, определить верхнюю
частоту fгр |
полосы пропускания усилителя в диапазоне от |
||||||||||||||
100 кГц до 3fгр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Исходные данные для расчета: рис. 3 транзистор |
||||||||||||||
выбран |
|
|
|
|
ГТ322А, |
|
|
|
|
= 1,1∙10 |
см, |
||||
| |
| = |
|
∙ |
, |
= 6∙10 |
см,| |
для| = 35∙10 см, |
|
|
||||||
|
|
= 1,8пФемкость |
частот |
пр = 465 кГц, |
|||||||||||
емкость1 |
схемы |
|
= 20пФ |
|
|
режекторного контура |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С |
=120 пФ, остальные данные в табл. 1. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Исходные данные для расчета |
Таблица 1 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
№ |
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон |
|
СВ |
|
ДВ |
СВ |
|
ДВ |
|
СВ |
|
ДВ |
СВ |
ДВ |
||
Rк, кОм |
|
|
0,33 |
|
0,33 |
3,3 |
|
3,3 |
|
0,33 |
|
0,33 |
3,3 |
3,3 |
|
Qреж |
|
|
50 |
|
50 |
70 |
|
70 |
|
70 |
|
70 |
50 |
50 |
|
11
Решение представлено в общем виде:
Y21 |
|
Ко= qэ , |
(7) |
активная составляющая проводимости нагрузки (без учета режекторного контура):
q |
э |
=q |
22 |
+ |
1 |
+q |
вх2 |
. |
(8) |
|
|||||||||
|
|
|
RH |
|
|
||||
Нагрузкой УРЧ является входная проводимость |
|||||||||
qвх2=q11пр= 0,5 q11 |
|
|
|
||||||
и входная емкость |
|
( Cвх2=С11пр =С11 ) |
транзистора |
||||||
следующего каскада – преобразователя частоты, который выполнен на таком же транзисторе, что и УРЧ.
На частоте прямого канала сопротивление нагрузки практически равно сопротивлению последовательного контура при резонансе
ρ
ZЭ=rp= Qреж
причем rp << RH , ρ - волновое сопротивление. Избирательность УРЧ по прямому каналу
Y21 RЭ |
|
RЭ |
|
|
σпр= Y21rр |
= rр |
, |
||
1 |
|
|
|
|
где R= qэ . |
|
|
|
|
ρ= |
1 |
с |
, |
|
|
ω |
1 |
|
|
|
пр |
|
|
|
(9)
(10)
(11)
12
1
r p= ωпр с1Qреж ,
|
|
|
1 = |
|
|
|
|
|
пр |
С |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
К fпр |
= |
|
К |
о |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
К f |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qэ2 +(ω Ссх )2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Ко |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y21 |
|
|
|
|
|
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
|
|
qэ2 +(2ππпрСсх )2 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
21 |
|
|
q2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ko2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
fпр = |
|
|
|
|
|
|
|
э |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 cсх |
||||||||||||
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
Верхняя граница полосы пропускания определяется из условия равенства активной составляющей проводимости нагрузки и реактивной составляющей проводимости нагрузки на границе полосы пропускания
gэ = ωгр ∙Ссх, |
(18) |
gэ fгр = 2πСсх.
Расчет АЧХ без учета режекторного фильтра
k(f) = |
| |
э | |
= |
э ( Ссх) |
. 19) |
13