Усилители высокой частоты. Схемы усилителей высокой частоты. Обобщенная эквивалентная схема каскада резонансного усилителя. Фазовая характеристика. Обратные связи в УВЧ и методы борьбы с ними. Нелинейные искажения в УВЧ. УВЧ с общей сеткой (базой). Обратные связи в каскаде с общей сеткой (базой), страница 2

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:                   .