Обобщенная эквивалентная схема каскада резонансного усилителя.
С учетом идентичности эквивалентных схем ламп, транзисторов и способов подключения колебательных контуров к активным элементам, а также с учетом того, что в усилителях ВЧ большее применение находят схемы с заземленным катодом (эмиттером), рассмотрим общие свойства каскада на примере этих схем. Для данных схем величины проходных проводимостей существенно меньше входных и ими можно пренебречь.
В этой связи обобщенную эквивалентную схему каскада можно представить в следующем виде:
- проводимость
входа каскада с учетом проводимости коллекторной цепи;
- проводимость
каскада выходная с учетом входной проводимости следующего каскада;
- проводимость
нагрузки (КК).
, где
- собственно емкость контура
- емкость выходная транзистора с учетом
емкости монтажа коллекторной цепи
- ёмкость учитывающая входную емкость
следующего каскада и емкость монтажа входа следующего каскада
и
- соответствующие
коэффициенты включения.
Величина резонансного коэффициента усиления по напряжению:
модуль
коэффициента усиления по напряжению
- аргумент
коэффициента усиления, определяющий сдвиг по фазе между сигналами при
прохождении на данной частоте через каскад усиления.
Модуль и аргумент коэффициента усиления зависят от частоты и представляют соответственно амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики нагруженного контуром усилителя.
На резонансной частоте модуль
коэффициента усиления достигает максимальной величины.
Относительное изменение усиления при расcтройке.
Относительное изменение усиления при расстройке определяется величиной обобщенной расстройки:
,
, где
-полоса пропускания каскада,
-отклонение частоты от номинала,
, где
- ослабление колебательного контура.
, где
- обобщенная
расстройка.
, где
- полоса
пропускания.
Фазовая характеристика.
Фазовая характеристика
ФЧХ считается линейной в
пределах полосы пропускания , определяемой на уровне
Аналогично определяются коэффициенты усиления по току и мощности.
;
Зная входную проводимость каскада и проводимость нагрузки легко найти связь между коэффициентами усиления.
, отсюда:
;
.
Зависимость коэффициента усиления от параметров активного элемента и коэффициента включения, рассмотрим на примере следующей эквивалентной схемы:
;
Обозначим эквивалентную
проводимость контура с учетом всех
внешних воздействий.
На резонансной частоте амплитуда напряжения на контуре
Поскольку выходное напряжение
каскада связано с напряжением на контуре
коэффициентом включения
, то коэффициент
усиления каскада
это выражение и определяет
зависимость от параметров активного элемента,
элементов схемы и коэффициентов включения.
Избирательные свойства
каскада усиления определяются параметрами колебательного контура ,
,
.
При заданной рабочей частоте характеристическое сопротивление контура
, эквивалентное затухание
где есть
собственное затухание контура.
Полоса пропускания каскада будет определяться полосой пропускания эквивалентного контура
-
полоса пропускания самого контура без воздействия внешних элементов.
Отсюда видно, что полоса пропускания каскада будет шире чем контура. Ослабление, определяющее избирательные свойства каскада
, где
- обобщенная расстройка.
Таким образом для оценки полосы пропускания при заданной расстройке достаточно знать резонансную частоту усилителя и эквивалентное затухание колебательного контура.
Особенности построения и назначение отдельных элементов УВЧ рассмотрим на примере каскада, собранного по схеме с общим катодом (общим эмиттером). Достаточно распространенной схемой УВЧ является схема с непосредственным включением контура и последовательным питанием.
Нагрузкой
лампы является колебательный контур LC. Напряжение с нагрузки через переходную
цепочку передается на вход следующего каскада. Для
уменьшения шунтирования контура величина сопротивления
т.е.
значительно превосходит максимальную величину нагрузки. Для уменьшения потерь
на разделительном конденсаторе
, а его сопротивление по
переменной частоте сигнала должно быть меньше
емкость
выбирается следующим образом:
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.