Коэффициент усиления и устойчивость работы резонансного усилителя
На рис. 155, б приведена эквивалентная схема резонансного усилителя для токов высокой частоты. Из схемы исключены вспомогательные элементы, которые не влияют на прохождение этих токов. Емкость С0 на эквивалентной схеме отсутствует, так как она является составной частью настроенного нагрузочного контура.
Контур шунтируют: активное входное сопротивление следующего каскада (участка сетка—катод) Rвх, внутреннее сопротивление лампы Ri и сопротивление Rc. Каждое из них вносит в контур дополнительные потери. Потери, вносимые сопротивлением Rc,
Потери, вносимые сопротивлением Rвх
Потери, вносимые в контур за счет сопротивления Ri
Тогда полное сопротивление нагрузки усилителя Rэ.п, представляющее собой сопротивление настроенного контура с учетом влияния вносимых потерь, равно
Добротность нагрузки усилителя определяется выражением
Таким образом, сопротивления Rс, Ri и Rвх уменьшают сопротивление нагрузки усилителя и ухудшают его избирательные свойства.Воспользовавшись эквивалентной схемой резонансного усилителя (рис. 155, б), можно определить напряжение на выходе усилителя:
Uвых = SUсRэ.п.
Коэффициент усиления избирательного усилителя
(275)
т. е. усилительные свойства каскада с полным включением контура в анодную цепь лампы определяются произведением крутизны на сопротивление нагрузки.
В большинстве случаев, с достаточной для практики точностью, на частотах, не превышающих нескольких мегагерц, влиянием сопротивлений Ri, Rс и Rвх можно пренебречь. Тогда коэффициент усиления будет определяться по формуле
(276)
где Rэ — сопротивление контура, настроенного на частоту входного сигнала.
Если настройка контура производится изменением емкости, то по мере увеличения частоты, на которую настраивается усилитель, емкость контура уменьшается и, следовательно, коэффициент усиления возрастает. Если же контур настраивается изменением индуктивности, то с увеличением частоты настройки усилителя индуктивность уменьшается, а коэффициент усиления падает.
Неправильное расположение соединительных проводов и элементов схемы, наличие общих электрических цепей в многокаскадных усилителях, по которым проходят токи отдельных каскадов, вызывают возникновение положительной обратной связи.
Паразитную обратную связь, обусловленную элементами схемы, устраняют экранировкой, рациональным расположением деталей и проводов; обратную связь, образующуюся через общие цепи питания, —с помощью развязывающих фильтров. Что же касается обратной связи через емкость анод—сетка (Сас), то она присуща любому усилителю и всегда имеет место — в большей или меньшей степени. Это может явиться причиной самовозбуждения резонансного усилителя.
Действительно, напряжение на выходе усилителя Uвых = SUсRэ (рис. 156), возникающее при наличии входного сигнала Uс, оказывается приложенным к делителю, состоящему из емкости Сас и входного контура L1C1. При определенных условиях напряжение U'с, появляющееся на участке сетка—катод за счет обратной связи, может оказаться в фазе с напряжением входного сигнала, а его величина — достаточной для поддержания в схеме незатухающего колебательного процесса, даже при отсутствии на входе напряжения сигнала Uс. Усилитель, как говорят, «самовозбуждается». Чем меньше емкость Сас, тем больше ее сопротивление, тем меньше напряжение U'с. При очень малых значениях Сас напряжение оказывается настолько незначительным, что явления самовозбуждения не происходит.
 |
Усилитель работает устойчиво. Поэтому усиление на высоких частотах осуществляют обычно на пентодах, у которых емкость Сас мала. Рис. 156. Схема, поясняющая самовозбуждение резонансного усилителя. |
Условие устойчивой работы усилителей высокой частоты, разработанное В. И. Сифоровым, выражается следующим соотношением:
Откуда
Здесь Куст — коэффициент устойчивого усиления, который можно получить от данной лампы на заданной частоте, не опасаясь самовозбуждения за счет емкости Caс.
При расчетах Куст для одного каскада в формулу следует подставить коэффициент 0,6, а для многокаскадного усилителя 0,4. Если коэффициент усиления каскада окажется больше Куст, то необходимо снизить усиление, включив в анодную цепь контур второго вида (используя автотрансформаторное включение контура в анодную цепь), или применить в анодной цепи трансформаторную связь с нагрузочным контуром.
