После подстановки (3.12) – (3.14) в (3.11) получим

.

Резистивная составляющая проводимость определяется следующим соотношением

.

Определим проводимость, вносимую во входной контур

(3.15)

Зависимость проводимости, вносимой во входной контур, от обобщенной расстройки выходного контура приведена на рисунке 3.11. Из рисунка видно, что вносимая проводимость равна нулю на резонансной частоте выходного контура, положительна на частотах выше резонансной и отрицательна на частотах ниже резонансной. Минимальное значение вносимой проводимости имеет место при и равно

(3.16)

Затухание, вносимое в контур прямо пропорционально вносимой проводимости.

Таким образом, на частотах выше резонансной эквивалентное затухание контура увеличивается, а коэффициент передачи уменьшается из-за положительного вносимого затухания; на частотах ниже резонансной эквивалентное затухание уменьшается, а коэффициент передачи увеличивается из-за отрицательного затухания, вносимого в контур.

В результате резонансная характеристика контура искажается так, как это показано на рисунке 3.11. При резонанс входного контура смещается на частоту ниже резонансной частоты выходного контура, а полоса пропускания сужается по сравнению с полосой пропускания входного контура при отсутствии обратной связи через усилительный прибор (). В случае, когда вносимое отрицательное затухание полностью компенсирует собственное затухание контура, возникает самовозбуждение усилителя. Самовозбуждение – предельный случай неустойчивой работы усилителя, который допускать нельзя. Ограничивается также степень искажения резонансной характеристики усилителя из-за действия обратной связи.

Рисунок 3.11 – Частотная зависимость проводимости, вносимой во входной контур,

и резонансные характеристики входного контура при наличии и от-

сутствии обратной связи через усилительный прибор

3.5.2. Коэффициент устойчивости усилителя и максимальный коэффициент

устойчивого усиления

Степень искажения резонансной характеристики оценивается коэффициентом устойчивости усилителя.

Под коэффициентом устойчивости понимается отношение минимального значения эквивалентной проводимости входного колебательного контура при наличии обратной связи через усилительный прибор к значению этой проводимости при отсутствии обратной связи

. (3.17)

Усилитель абсолютно устойчив при =1. Из (3.17) видно, что коэффициент устойчивости тем ближе к единице, меньше величина проходной емкости – емкости коллекторного перехода, чем ниже рабочая частота усилителя, чем больше проводимости контуров и чем меньше их коэффициенты включения. Из (3.17) видно, что частичное включение колебательных контуров является эффективным средством повышения устойчивости резонансных усилителей.

Считается, что искажения резонансной характеристики находятся в допустимых пределах, коэффициент устойчивости равен .

Выясним, какая связь существует между коэффициентом устойчивости и резонансным коэффициентом усиления усилителя при . Для этого перепишем (3.17) в следующем виде

(3.18)

Из последнего соотношения видно, что увеличение резонансного коэффициента усиления сопровождается уменьшением коэффициента устойчивости.

Потребовав, чтобы фактический коэффициент устойчивости, определяемый по (3.18) был больше или равен допустимому коэффициенту устойчивости , найдем максимальный коэффициент устойчивого усиления

(3.19)

Впервые эта формула была получена выдающимся специалистом в области радиоприемных устройств членом корреспондентом Академии Наук СССР В.И. Сифоровым для резонансного усилителя на электронной лампе. В формуле В.И.Сифорова вместо емкости коллекторного перехода транзистора использовалась емкость «анод-управляющая сетка» электронной лампы.

Достоинство формулы В.И. Сифорова состоит в том, что она позволяет до проектирования определить достижимый коэффициент усиления усилителя, если известны его рабочая частота и параметры усилительного элемента. Из формулы видно, что коэффициент усиления усилителя тем выше, чем больше отношение крутизны к проводимости емкости коллекторного перехода.

Заключение по теме 3

Усилители радиочастоты и усилители промежуточной частоты устройства приема и обработки радиосигналов должны наряду с усилением обеспечивать селективность. Поэтому подавляющее большинство усилителей выполняется с резонансной нагрузкой, настроенной на частоту принимаемого сигнала.

В режиме усиления слабых сигналов и в отсутствии сильных помех усилительный элемент можно рассматривать как четырехполюсник, описываемый системой линейных уравнений с Y – параметрами: входной и выходной проводимостью, крутизной и проводимостью обратной передачи (обратной связи).

Проводимость обратной связи является причиной неустойчивой работы усилителя, которая проявляется в искажении резонансной характеристики. Предельным случаем неустойчивой работы усилителя является его самовозбуждение. Степень искажения АЧХ усилителя оценивается коэффициентом устойчивости усилителя. Коэффициент устойчивости зависит от коэффициента усиления усилителя: чем выше коэффициент усиления, тем меньше коэффициент устойчивости усилителя при заданном значении крутизны усилительного элемента и проводимости обратной связи.

Для получения высокого устойчивого усиления необходимо выбирать усилительный элемент с минимальным значением проводимости обратной связи и высокой крутизной.

Контрольные вопросы и задачи по теме 3

1. Каково назначение усилителя радиочастоты?

2. Каково назначение усилителя промежуточной частоты?

3. Почему усилитель называется резонансным?

4. От какого параметра усилительного элемента зависит коэффициент усиления резонансного усилителя в первую очередь?

5. Перечислите способы повышения устойчивости работы резонансных усилителей при наличии обратной связи через усилительный прибор.

6. Что такое точка пересечения третьего порядка IP₃, как она характеризует нелинейность усилительного элемента?

7. Коэффициент устойчивости одноконтурного резонансного усилителя К_уст = 0,500. Какого значения достигнет коэффициент устойчивости этого усилителя, если уменьшит коэффициент включения колебательного контура в выходную цепь усилительного прибора в два раза?

Дата добавления: 2015-07-15