U J 2 , а между точками 2 — 0 составляет— UK1/2. Эти напряжения через емкость Ся и конденсатор С„ приложены ко второму контуру.
Так как R K2 <С 1/соСд и /?И2С 1/«>СН, то токи, |
протекающие через ем |
|||
кость Сд и конденсатор |
Св и второй контур, |
равны |
||
Uщ/2 |
U] |
|
U |
|
/ » = 1/шСп |
—соСд, |
f |
||
2 |
д |
|
||
Результирующий ток, |
протекающий через второй контур, вызванный |
|||
напряжениями t/hl/2 |
и — t/Kl/2 |
при Сд = Си, равен |
||
|
|
/ “ /* |
+ / . “ о. |
|
Следовательно, действие емкости Сд на второй контур скомпенсиро вано действием конденсатора Ся, т. е. емкость Сд нейтрализована.
Эквивалентная схема такого ФСИ на резонансной частоте с учетом параметров кварцевого резонатора, резонансных сопротивлений кон туров, 'm \R M, R K2, сопротивлений 7?вых1 и RBxi/ml приведена на рис. 5.26, а. Эта схема в первом приближении соответствует последо вательному контуру 17], полное сопротивление которого равно
ГЭ Гк -f- Rgl |
Rg2> |
|
|
где |
|
|
|
|
|
Rbx2 |
|
Кг — ^вых! т\ Rm |
^э2 — |
|
ш, |
|
R В Х 2 |
||
Rm&x\ + т\ Rm |
Rb2 |
+ |
|
|
|
||
— эквивалентные резонансные сопротивления контуров.
Полное затухание эквивалентного контура пропорционально его полному сопротивлению. Поэтому полосу пропускания эквивалент ного контура можно регулировать, изменяя активные сопротивления контуров R K1 и R k2. Такая регулировка полосы пропускания осущест вляется переменными конденсаторами Ср1 и Ср2, включенными парал лельно первому и второму контурам. Эги конденсаторы конструктивно выполнены так, что при увеличении емкости одного конденсатора, емкость другого уменьшается. Изменение полной емкости контуров с помощью таких конденсаторов Ср1 и СР2 уменьшает их активные со противления, а возникающие при этом реактивные составляющие со противлений контуров имеют противоположные знаки и взаимно ком пенсируются.
Чтобы найти э. д. с. Е, введенную в эквивалентный контур, разре жем эквивалентную схему, приведенную на рис. 5.26, а по линии аа и к левой части ее применим теорему об эквивалентном генераторе. При этом э. д. с., введенную в эквивалентный контур, можно записать в виде
Е = \Угi\U* |
i т\ Rm |
= |У. |
^вх* в1* |
(5.96) |
^вых! + miRm |
21 |
|
||
|
|
|
|
191
Учитывая, что r„ <£ + R^, получаем эквивалентную схему, приведенную на рис. 5.2G, б. Ток при резонансе в эквивалентном кон туре равен
|
|
/ О— IL |
[ У |
i 1 |
tU и х R |
h |
x |
(5.97) |
|
|
|
|
|||||
|
|
г» |
|
Я а1 |
4- |
|
|
|
Для выходного напряжения каскада справедливо равенство |
Н1!ЫК = |
|||||||
— тги |!2 = /н2/ , |
2, |
подставляя в |
которое |
|
выражение (5.97) и деля |
|||
его обе части на (Увх, находим резонансный |
коэффициент |
усиления |
||||||
каскада |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ко |
~ |
| Т 211tn2R ai R ai / { R ai |
! |
Кэг)- |
(5.98) |
|||
Каскад с кварцевым фильтром имеет коэффициент прямоуголыюсти, приблизительно равный коэффициенту прямоуголыюстн одиноч ного контура. Поэтому каскад с кварцевым фильтром обеспечивает узкую полосу пропускания при плохой избирательности по соседнему каналу.
5.10. Устойчивость работы усилителей промежуточной частоты
Устойчивость работы усилителей промежуточной частоты, как из вестно, характеризуется:
— отсутствием возможности самовозбуждения усилителя;
— стабильностью формы частотной характеристики усилителя в процессе Нормальной эксплуатации.
Виды паразитной обратной связи в усилителях н способы их устра нения, а также влияние проходной проводимости У,„ па устойчивость работы усилителей с одиночными контурами, настроенными на одну
частоту, рассмотрены в § 3.7. |
|
|
Анализ устойчивости усилителей |
с расстроенными |
контурами и |
с двумя связанными контурами J1, |
9] показывает, что устойчивый |
|
коэффициент усиления у этих усилителей несколько |
больше, чем |
|
у усилителей с одиночными контурами, настроенными на одну частоту. Поэтому можно пользоваться формулой устойчивого коэффициента усиления усилителя с одиночными контурами, настроенными на одну частоту для усилителей с расстроенными контурами и с двумя свя занными контурами в каждом каскаде. При этом будет обеспечиваться некоторый запас устойчивости усилителя.
Транзисторы и полевые транзисторы имеют очень большой срок работы, что исключает их замену в процессе эксплуатации. Поэтому разброс входных и выходных емкостей транзисторов и полевых тран зисторов сказывается лишь при настройке усилителей в заводских условиях. Кроме того, транзисторы имеют слабую связь с входным и выходным контурами из-за малого входного и небольшого выходного сопротивлений. Наличие слабой связи транзистора с контурами умень шает влияние разброса входной и выходной емкостей на общую ем кость контуров.
192
Емкости контуров усилителей на транзисторах и полевых транзи сторах выбирают из условия устойчивости, требуемой полосы пропу скания и возможности настроить контуры усилителя, изменяя индук тивность с помощью сердечников из магнитодиэлектрика или латуни (последние применяются на 30 МГц). Следовательно, изменение индуктивности катушек сердечниками должны обеспечить настройку контуров усилителя на требуемые частоты при максимально возмож
ном разбросе входной и выходной емкостей транзистора |
или поле |
вого транзистора. |
|
Лампы имеют относительно небольшой срок работы, |
и поэтому |
в процессе эксплуатации их заменяют. Смена ламп вызывает расстрой ку контуров из-за разброса их входной и выходной емкостей. Рас стройка контуров приводит к изменениям полосы пропускания и ко эффициента усиления усилителя. Смена ламп тем существеннее ска зывается на настройке контуров, чем меньше их емкости. Поэтому емкости контуров ламповых усилителей выбирают из двух условий: условия устойчивости и допустимых изменений полосы пропускания и коэффициента усиления при смене ламп.
При малом изменении емкости контура, как известно, относитель
ная расстройка контура равна Д///„ = ДС/2СЭ, откуда |
Д/ = /0 X |
X ДСУ2СЭ. Расстройка контура тем меньше, чем меньше |
отношение |
АС/СЭ. Разброс входной и выходной емкостей лампы ДС сказывается на коэффициенте усиления и полосе пропускания усилителя тем сла бее, чем меньше сдвиг резонансной частоты контура Д/ по сравнению
с его полосой пропускания |
П, |
т. е. чем меньше величина |
|
6 = |
*L = h. ^ = |
&£ |
|
|
И |
2П С0 |
2d0 Са ’ |
откуда |
|
|
|
Сэ = |
АС/2d,8. |
(5.99) |
|
Наихудшей расстройка контуров усилителя получается тогда, когда емкость одной половины контуров составляет С., + АС, а дру гой С— АС. Практически такой наихудший случай расстройки мало вероятен. Однако расчет выполняют именно для него. Наиболее ве роятный разброс емкостей ламп составляет
ДС * (Сск + Сак)/25. |
(5.100) |
Подставляя значение ДС в выражение (5.99) и учитывая, что увели чение полной емкости контура Сэ уменьшает влияние разброса емкостей ламп на коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя, получаем
Сэ > ( С ск + Сак)/504эб. |
(5.101) |
Величина б зависит от схемы усилителя; ее значения, при которых изме нение полосы пропускания не превышает для усилителя 20%, а коэф фициента усиления 3 дБ, приведены в табл. 5.12. Наименьшее значе ние бхарактерно для усилителей с одиночными контурами, настро-
7 Зак. 304 |
,95 |
Т а б л и ц а |
б. 12 |
Схема усилителя |
б |
Содиночными контурами, настроенными на одну частоту
Содиночными попарно расстроенными контурами
С одиночными контурами, настроенными на три частоты
С двумя связанными контурами в каждом каскаде; со сме шанной схемой
0 , 5 — 0 , 7
0 , 1 5 — 0 , 2
|
0 , 1 |
|
|
О |
1 О |
с л |
енными на три частоты. Поэтому емкость контуров этих усилителей согласно условию (5.101) должна быть больше, чем у контуров других усилителей, что приводит к уменьшению усиления. Чтобы повысить усиление широкополосных усилителей, полную емкость контуров ино гда выбирают меньшей, чем она должна быть согласно условию (5.101). Такие усилители при смене ламп могут потребовать подстрой ки контуров.
5.11.Сравнение различных схем усилителей
,промежуточной частоты
Самым простым конструктивно и для настройки является усилитель с одиночными контурами, настроенными на одну частоту (резонансный усилитель). Этот усилитель И1йеет плохой коэффициент прямоуголь ное™ и малое значение произведения коэффициента усиления на по лосу пропускания.
Сравним рассмотренные схемы усилителей с резонансным усилите
лем при одинаковой полосе |
пропускания и при Ск = |
0. Единичное |
||
усиление для усилителя |
с |
д в у м я с в я з а н н ы м и |
к о н т у р а м и |
|
в каждом каскаде при |
С„ = 0 |
приблизительно в два |
раза больше, |
|
чем у резонансного усилителя, |
т. е. |
|
||
|
Х е д г = |
2 /Сед1- |
|
|
Найдем отношение коэффициента усиления усилителей с различ ными схемами к коэффициенту усиления резонансного усилителя/С0у1.
Для усилителя с одиночными попарно расстроенными контура ми при Ёокр = 1 это отношение составляет
К0у (н )/Д 0У1 (п) = |
(п)!ф 2 (п). |
(5.102) |
Для усилителя с одиночными контурами, настроенными на три частоты, при £0кр = V 3
К0у (n)/Koyi (п) = я>1 (п)!ф4 (л). |
(5.103) |
194
Для усилителя с двумя связанными контурами в каждом каскаде при ркр = 1.
/Соу (п)/К07 1(п) = |
2 " ф ! (ft)/ф 5 |
(ft). |
(5 .1 0 4 ) |
Для усилителя со смешанной схемой при |
ркр = |
1^3 |
|
/Соу (« )//С 0 у1 (« ) = |
V 2r,(Pi (л)/ф6 (л). |
(5.105) |
|
На рис. 5.27 приведен график зависимости К0у/Коп от числа каска дов и схемы усилителя при П = const [7]. Согласно этому графику
наибольшее отношение K 0 y / K 0 yi , |
т. |
е. |
наибольшее произведение коэф- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилитель to |
|
|
|
|
|
|
|
|
----------- 7 |
тайной схемой\ |
|
тг--*1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
Усилитель стройнее* |
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
ми каскадов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
----------^ Г |
Р ) |
'Усилитель сЗёунй |
||||
|
|
|
|
|
|
|
/ |
—/ ' |
/ |
связанными KOHmtp |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
/ |
\ рам и ,/3кр- i |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
/ |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилитель опарами' |
||
W |
|
|
|
|
|
/ |
/ |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
каскадов, |
||||
|
|
|
} |
|
|
|
/ |
|
||
|
|
|
|
’ |
/ |
' |
f |
|
£в«Р4 |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
||||
|
|
|
/ |
, |
/ |
/ |
/ |
|
|
|
4 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
/ |
/ |
S*V |
/ |
|
|
|
|
||
|
|
|
/ / > |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А / у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ / У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ Л У |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
г у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• / / г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
/ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
.0 е
Рис. 5.27
фициента усиления на полосу пропускания, у усилителей со смешан» ной схемой, а наименьшее — у усилителей с одиночными попарно расстроенными контурами.
Выигрыш в усилении может быть получен в широкополосных уси лителях, если выполняется условие устойчивости.
Чтобы получить узкую полосу пропускания усилителя П = d J 0/W (п), следует выбирать его схему с наибольшим значением функции ¥ (ft). Этому требованию отвечает усилитель с двумя связан ными контурами в каждом каскаде при Р кр = 1. Чтобы получить широкую полосу пропускания усилителя при большом усилении и заданном числе каскадов, следует выбирать схему усилителя, для которой характерно наименьшее значение функции ф (л). Этому требо ванию отвечают усилители с одиночными контурами, настроенными на
три частоты, и усилители со |
смешанной схемой. |
Поэтому на |
Узкополосные усилители |
должны иметь |
|
илучшим является усилитель с ФСИ. |
|
|
7* |
195 |