Мета роботи. - провести дослідження властивостей транзисторного резонансного підсилювача високих частот (ПВЧ);

- провести дослідження властивостей транзисторного резонансного підсилювача високих частот (ПВЧ);

2.2. Теоретичні відомості

Еквівалентна схема досліджувального підсилювача зображена на рисунку 2.1. В ній транзистор Т1 замінений еквівалентним генератором струму ( – модуль крутизни характеристики колекторного струму транзистора на робочій частоті), і – вихідні параметри транзистора Т1 на робочій частоті. Тут , і – власні параметри контуру на резонансній частоті , і - елементи схеми наступного каскаду і власне вхідні параметри транзистора Т2.

Рис. 2.1. Еквівалентна схема підсилювача високих частот

Коефіцієнти і – коефіцієнти ввімкнення транзисторів Т1 і Т2 в коливальний контур:

і (21)

Еквівалентна схема ПВЧ може бути перетворена в схему, яка зображена на рисунку 2.2. внаслідок перерахунку опору і ємності із вихідного і вхідного ланцюга транзисторів Т1 і Т2 в ланцюг, паралельний всій котушці коливального контуру.

Рис. 2.2. Еквівалентна схема ПВЧ з перерахованими параметрами

Величини перерахованих опорів і ємкостей визначаються як:

(22)

Виділим повну еквівалентну ємність та повну еквівалентну активну провідність коливального контуру на резонансній частоті (рисунок 2.3.):

(23)

Рис. 2.3. Спрощена еквівалентна схема ПВЧ

Після нескладних перетворень отримаємо вираз для еквівалентного опору коливального контуру з урахуванням всіх затухань:

(24)

де

Тут коефіцієнт враховує розширення смуги пропускання каскаду за рахунок шунтування контуру транзистору Т1 і Т2.

Резонансний коефіцієнт підсилення каскаду визначається виразом:

(25)

Після підстановки формули (24) в (25) отримаємо:

(26)

Як бачимо, величина залежить від режиму роботи транзистора Т1 при постійних величинах , так як при зміні і змінюються їхні параметри , і . Із ростом при малих його значеннях модуль крутизни характеристики колекторного струму зростає помітно, а опір що впливає на величину , падає повільно. Тому при малих величинах коефіцієнт підсилення каскаду зростає майже пропорційно росту струму.

При порівнювально великих значеннях струму (порядку 2 мА) ріст сповільнюється зі збільшенням струму, а вихідний опір і, відповідно, продовжують падати, що приводить до обмеженого зростання резонансного коефіцієнта підсилення каскаду .

Із формули (25) видно, що еквівалентний опір контура і коефіцієнт підсилення каскаду на резонансній частоті залежать також від степеня зв’язку транзисторів з контуром, які визначаються значеннями коефіцієнтів включення і транзисторів Т1 і Т2 в контур.

При зменшенні і падає, але одночасно зменшуються затухання які вносяться в контур зі сторони транзисторів, в результаті чого досягається велика гострота резонансної характеристики каскаду і краща стабільність резонансної частоти .

Контур у розглянутій схемі на рисунку 2.3. виконує роль узгоджуючого трансформатора. Встановлюючи оптимальний зв’язок транзисторів з контуром, вибором визначених значень і можна досягти отримання найбільшого підсилення від каскаду, але при одночасному зниженню його вибраних властивостей і розширення смуги пропускання.

Максимальний резонансний коефіцієнт підсилення каскаду для заданого типу транзистора Т1 і визначеного режиму його роботи може бути отриманий при і оптимальному значенні , визначеним умовами узгодження транзистора наступного каскаду з контуром:

(27)

При значенні максимальний резонансний коефіцієнт підсилення каскаду, як видно з формули (26), зменшується. Але при цьому послаблюється шунтуюча дія вихідного опору транзистору Т1 на контур, внаслідок чого збільшується його резонансний опір і еквівалентна добротність , а відповідно, і вибірковість каскаду. Смуга пропускання каскаду , визначається виразом:

(28)

Для різних значень максимальний резонансний коефіцієнт підсилення каскаду може бути отриманий при різних значеннях визначеного формулою (27).

Це пояснюється тим, що шунтуюча дія транзистора Т1 на контур при різних значеннях різна, і для отримання максимального підсилення каскаду при різних необхідно задавати різні значення .

Очевидно, що при бажанні отримати від каскаду максимальне підсилення, приходиться миритися з його порівнювально низькою вибірковістю. Якщо ж потреби до вибірковості каскаду певною мірою визначені, задані смуги пропускання каскаду і частотні спотворення в цій смузі, тому для виконання цих потреб потрібно зменшувати і з порівнянням з оптимальними значеннями, що приводить до зменшення підсилення каскаду, визначеного формулою (26).

Максимальне підсилення при цих умовах визначається при рівності внесених в контур затухань зі сторони виходу і входу транзисторів Т1 і Т2 і визначається виразом:

(29)

При малих власних втратах в контурі () максимальний коефіцієнт підсилення прямує до величини:

(30)

і не залежить від і .

Як бачимо, особливістю транзисторного резонансного ПВЧ з автотрансформаторним включенням являється зростання резонансного коефіцієнта підсилення при розширенні смуги пропускання і зменшенні вибірковості за рахунок великого шунтування коливального контуру транзистора.

Комплексний коефіцієнт підсилення каскаду на будь-якій частоті, відмінній від , визначається виразом:

(31)

де – повний опір контура.

Звідси модуль коефіцієнта підсилення:

(32)

При резонансі , і попередня формула набуде вигляду:

(33)

Звідси вираз модуля відносного коефіцієнта підсилення запишеться:

(34)

При величині розстройки і отримаємо формулу послаблення в смузі пропускання:

(35)

При великих значеннях розстройки () отримаємо вираз вибірковості каскаду:

(36)

де а