книги / Усилители промежуточной частоты
..pdfКонструктивное выполнение расчетных значений т 1 и nii зависит от выбранного способа включения кон тура:
— автотрансформаторное включение (рис. 3.6,а)
uQ |
L 2 + М |
|
W+ Ц + 2М ; |
— трансформаторное включение (рис. 3.6,6)
и 0 М , , / |
L |
, |
М |
m<‘= i n = - r = k v |
т г ' |
к = т т - |
|
— емкостное включение (рис. 3.6,в)
|
и„ |
С |
m . i - |
с |
+ С" • |
(3.12)
(3.13)
(3.14)
Для схем с последовательным включением в контур входной цепи усилительного прибора следующего каска да (рис. З.б.г)
nii=d, |
(3.15) |
где d — затухание контура.
Независимо от способа включения колебательного контура в каскадах УПЧ, все схемы табл. 3.1, кроме двух последних, имеют одни и те же расчетные соотно шения для основных качественных показателей. Это
4* |
51 |
обстоятельство позволяет при анализе УПЧ подробно рассматривать только одну из них, например двойную автотрансформаторную. Для схем с обратным авто трансформаторным и обратным емкостным включением в нужных местах будут делаться соответствующие ого ворки. Для УПЧ с последовательным включением в кон тур усилительного прибора при анализе используется схема с автотрансформаторно-емкостным включением.
52
«
? ? T
“с
i
г;
Рис. 3.G. Способы неполно го включения колебатель ного контура:
а—- автотрансформаторный; б — трансформаторный; а — емко стны г — последовательный.
г)
■г*
Plie. 3.7. Эквивалентные схемы коле
бательного контура:
— проводимость go |
и |
емкость |
С0 |
под |
|
ключены |
частично к |
контуру; б — тс же |
|||
элементы |
пересчитаны |
на весь |
|
контур |
|
(S'о. С'о); |
в — резистор |
г включен |
последо |
||
вательно |
в контур; |
г— резистор |
г |
заме |
|
нен эквивалентным |
параллельным |
рези |
|||
стором R; |
д — с учетом |
внутренних шумов. |
|||
В каскадах УПЧ используется свойство колебатель ного контура трансформировать напряжения, токи, активные и реактивные проводимости.
Так, схемы рис. 3.7,а и 3.7,6 идентичны, если
2o'->nzgo, Cq'=m2C0. |
(3.16) |
53
Эти соотношения наряду с формулами (3.12) —(3.14) обеспечивают достаточную для инженерных расчетов точность, если [27]
' (1,6 -г- 3,2) lO~2/f0L2 — автотрансформаторное включение,
8о (1,6-т-3,2) 10”2//*1с — трансформаторное (3.17) включение,
(0,63 - H- 1,26) /0С2 — емкостное включение.
Условия (3.17), как правило, выполняются в каскадах УПЧ. Аналогично колебательные контуры рис. 3.7,в и 3.7,г эквивалентны друг другу, если
R —r/m2, С = С(1—от*); |
(3.18) |
где |
|
т —- 1 /У 1 + 1/(2*/0гС.)2. |
(3.19) |
В большинстве случаев 2л/о/'С=с?<С 1. При этом |
|
m ^ d . |
(3.20) |
Разница в значениях т, рассчитанных по формулам |
|
(3.19) и (3.20), не превышает 10—20% при |
0,2-:-0,4. |
Основные качественные показатели одноконтурного УПЧ определяются свойствами эквивалентного контура межкаскадкой цепи. На рис. 3.8,а изображена обобщенная схема одноконтурного усилителя с двойным автотранс форматорным включением контура. Заменив усилитель
ные приборы |
их |
эквивалентными |
схемами (см. |
рис. 2,4,6), получим эквивалентную схему рис. 3.8,6. |
|||
Пересчитывая |
по |
формулам (3.16)' |
проводимости |
ё'22. guc и емкости С22, Сц(., переходим к схеме рис. 3.8,в с эквивалентной межкаскадной цепью, параметры кото рой определяются следующими соотношениями:
— полная емкость |
|
С:,= С+ Ст + /^г2С22 + /П/2Сцс, |
(3.21) |
— полная резонансная проводимость |
|
gD = g +mi2g22 + ml2g liCj |
(3.22) |
— эквивалентное затухание |
|
d3= d -P Дб/j -{- Д<4 |
(3.23) |
Рис. 3.8. Обобщенные схемы каскада одноконтурного усилителя:
а — для переменного тока; 6 — эквивалентная; в — прнпеденная экви
лептиаи.
— резонансная частота, относительная и обобщенная расстройки
2n-/LC3 ’ ^ = 7 i T T ’ X = = l k ’ |
( 3 - 2 4 ) |
где A d Дd[ — затухания, вносимые в контур со стороны усилительного прибора и нагрузки (усилительного при бора следующего каскада);
Adt — m^g22/2iï/pC3, |
Adt= |
m2gx1С/2тi/pC3; |
(3.25) |
g = 2 n fvdC3, С%d — собственные |
резонансная |
проводи |
|
мость, емкость и затухание |
контура; Ст— емкость мон |
||
тажа. |
|
|
|
Ё Широкополосных УПЧ для обеспечения заданной полосы пропускания колебательный контур часто шун тируют резистором L/?ш (рис. 3.9), что эквивалентно уве личению собственного затухания контура.
Рис. 3.9. Схема одноконтурного каскада с зашунтированпым кон туром.
Новое значение затухания может быть легко рассчи тано:
dm — d{\ + l/gRul). |
(3.26) |
Аналогичным образом определяют параметры экви валентного колебательного контура при последователь
ном включении |
усилительного прибора (транзистора |
|
с общей базой) |
в контур (рис. 3.10): |
|
— полная емкость и индуктивность |
|
|
C9 = C + CM + m* Cta, La = L + Lue; |
(3.27) |
|
— эквивалентное резонансное сопротивление |
|
|
|
r3 = r + rllC- f /? ÿ g ,2; |
(3.28) |
— эквивалентное затухание |
|
|
|
d*=d+Adi + Adf, |
(3.29) |
где Дdu Дdi — вносимые затухания; |
|
|
|
Ldi = |
|
|
Д^ = 2л/рг11сСэ; |
(3.30) |
р = 2 я/рД1>— характеристическое сопротивление |
кон |
|
тура; Ст— емкость монтажа.
Очень часто величина 1цс<с£, что позволяет считать
Lo&L.
56
Колебательному контуру свойственны внутренние шумы — теп ловые шумы сопротивлений провода контурной индуктивности и со единительных -проводников. Эквивалентная схема контура с учетом внутренних шумов показана на рис. 3.7,с?, причем квадрат действую щего значения тока шумов равен [37]
|
|
|
00 |
|
|
|
|
,2 |
мттт |
тт |
С |
df |
- |
. nf«d |
' |
Лик- |
-WtTTltg, |
П0 — J |
| _j_ |
= |
2 |
||
о
3.4. ДВУХКОНТУРНЫЕ МЕЖКАСКАДНЫЕ ЦЕПИ
Двухкомтурные межкаскадние цепи применяются в УПЧ при повышенных требованиях в частотно-избира- тельных свойствах. Они представляют собой систему из
*)
Ô)
в )
г)
3)
Рис. 3.11. Обобщенные схемы двухконтуриого каскада с различными способами включения двухконтурного полосового фильтра.
Во всех схе. ах первым контур включен автотрннсформаторно. Второй контур
включен: а автотрансформ;порно; G |
емкостно; а. О, О - |
полосовые филь |
тры с трансформаторной связью; и, г |
полосовые с|»ильтры с внешнем емко |
|
стной связью; ô последовательное |
включение нагрузки во |
втором контур. |
двух связанных контуров (двухконтурный полосовой фильтр).
В УПЧ наиболее часто используются полосопые фильтры с трансформаторной и внешнеемкостной связью контуров (рис. 3.11,а, в), в редких случаях — с внутри-
Рис. 3.12. Упрощенные принципиальные схемы двухконтурных каска дов с общей базой:
а — с внутринидуктивной; б, в — с внутрнсмкостпой связью.
индуктивной и внутриемкостной связью (рис. 3.12). При выборе способа связи контуров полосового фильтра учи тываются следующие особенности.
Полосовой фильтр с трансформаторной связью
1. Осуществление связи не требует использования
вфильтре дополнительных элементов.
2.Регулировка езязи (з фильтрах с переменной
59
связью в УПЧ с регулируемой полцсой пропускания) не сказывается на частотах настройки контуров.
3. При настройке контуров сердечниками контурных индуктивностей изменяется коэффициент связи конту ров. Это может привести к изменению формы резонанс ной кривой.
4. У заранее изготовленных фильтров с фиксирован ной связью трудно регулировать связь при наладке и настройке УПЧ.
Полосовой фильтр с внешнеемкостной связью
1. Для осуществления связи необходимо включение дополнительного конденсатора связи Сс.
2. Регулировка связи приводит к расстройке конту ров. Однако, если Сс<сСь С2, этой расстройкой можно пренебречь.
3. Коэффициент связи конструктивно легко регули
руется простым подбором емкости Сс. |
не приводит |
|
4. Настройка контуров |
сердечниками |
|
к изменению связи и не |
меняет формы |
резонансной |
кривой. |
|
|
В двухконтурных УПЧ применяются те же способы включения колебательных контуров полосового фильтра, что и в одноконтурных, с той лишь разницей, что к каж дому подключается только одна цепь. Расчетные соотно шения для основных качественных показателей двухконтуриых усилителей с различными видами связи контуров и способами их включения к усилительному прибору и к нагрузке (усилительный прибор следующего каскада) имеют один и тот же вид. Это позволяет в дальнейшем
рассматривать только одну |
из схем, |
например |
схему |
с трансформаторной связью |
контуров |
(рис. 3.13) |
при |
автотрансформаторном включении контуров к усилитель ным приборам* (параллельное подключение нагрузки ко второму контуру) и при автотрансформаторном включе нии первого контура и емкостном включении второго (последовательное включение усилительного прибора во второй контур), рис. 3.14.
Особенности расчета полосового фильтра с внешне емкостной связью и других способов включения конту ров будут рассмотрены далее.
Параметры эквивалентного полосового фильтра (см. рис. 3.13,6) находятся следующим образом: