Особенности конструктивного выполнения входных цепей

Основные факторы, от которых зависит схемотехника и конструкция входной цепи.

1. Диапазон рабочих частот.
2. Требуемые частотно – селективные свойства.
3. Методы перестройки.
4. Наличие дополнительных функций.
5. Некоторые другие.

Особенности:

1. На частотах до сотен МГц, входные цепи выполняют с элементами с сосредоточенными параметрами.
2. На частотах до десятка ГГц, а сейчас до 30-50 ГГц, применяют микрополосковые технологии.
3. На частотах единиц ГГц применяют волноводное или твердотелое исполнение в виде диэлектрических резонаторов.

Методы перестройки:

На частотах до десятков МГц используют механическую перестройку (в основном перестраивают емкость контура с помощью конденсатора переменной емкости). Реже на низких частотах используют перестройку с помощью индуктивности. (Только в автомобильных приемниках). В последнее время стали использовать варикапы для перестройки на низкой частоте. На более высоких частотах 1 МГц – 1 ГГц используют варикапы. На частотах выше 1 ГГц используют специальные варикапы или механическую перестройку. Если диапазон перестройки очень широк (k_Д = 2), то используют разбивку диапазона на поддиапазоны. Иногда входные цепи выполняют не перестраиваемыми (при узком диапазоне приемник выполнен в инфрадильном исполнении).

Очень часто на входные цепи налагают дополнительные функции:

1. Согласованные антенны.

1. Защита входа приемника.

Чтобы мощный сигнал с выхода передатчика не попадал на вход РПУ, ставится защитное устройство, в качестве которого используется газоразрядник.

2.9. Селективные усилители. Общие сведения. Основные параметры, особенности построения, обобщенная эквивалентная схема замещения.

Селективные усилители – усилители с ярко выраженными избирательными свойствами.

Задача селективных усилителей:

1. Усиление сигналов;
2. Частотная селекция сигналов.

Использование:

1. В качестве УРЧ (обеспечивает чувствительность, коэффициент шума, селективность по зеркальному каналу, каналу прямого прохождения и другим не основным каналам приема).
2. В УПЧ (обеспечивает основную частотную селекцию и основное усиление сигнала).

Основные параметры селективных усилителей:

1. Резонансный коэффициент усиления.
2. Селективность (полоса пропускания, подавление не основных каналов приема).
3. Коэффициент шума.
4. Динамический диапазон (в односигнальном и многосигнальном режимах).
5. Уровень искажений (линейных и нелинейных).
6. Устойчивость.
7. Коэффициент стоячей волны (КСВ), конструктивное исполнение и другие параметры.

Схемотехника селективных усилителей:

Усилители выполняются на биполярных и полевых транзистора. В основном транзисторы включаются по схеме: общий эмиттер (ОЭ) и общий исток (ОИ); общая база (ОБ) и общий затвор (ОЗ). Оговаривают порядок подведения сигналов по рабочей частоте и по постоянному току.

Обобщенная эквивалентная схема селективного усилителя:

При составлении принципиальной схемы селективного усилителя необходимо руководствоваться следующими положениями:

- работу схемы любого селективного усилителя можно рассматривать на постоянном и переменном токах. Схема каскада на постоянном токе определяет режим транзистора и стабильность его. Схема на переменном токе определяет его усилительные свойства;

- из независимости схем каскада по постоянному и переменному токам следует, в частности, что на постоянном токе схемы усилителей с общей базой и общим эмиттером могут быть одинаковыми;

- цепи постоянного и переменного тока входного и выходного электродов могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно. При этом необходимо следить, чтобы не было взаимного влияния этих цепей, т.е. чтобы цепи переменного тока не нарушали режим работы усилительного элемента, а цепи постоянного тока не ослабляли сигнал;

- каждый электрод усилительного элемента должен иметь путь постоянного тока на корпус.

1. Эта эквивалентная схема по рабочей частоте (по переменному напряжению).
2. Элементы этой схемы взаимосвязаны, т.е. свойства элементов по отдельности отличаются от свойств этих же элементов связанных друг с другом.
3. В качестве усилительного элемента выступает транзистор и цепи обеспечения режима.
4. В РПУ входную частотно-селективную цепь обычно относят к предыдущему каскаду при этом селективный усилитель начинается со входа усилительного элемента.
5. Работа ведется как правило с малыми уровнями сигнала. Это позволяет считать усилительный элемент линейным и описать его свойства матрицей Y – параметров.

Эквивалентная схема замещения усилительного элемента с элементами обвязки:

Если усилитель спроектирован правильно, то генератором можно пренебречь.

В итоге получаем:

2.10. Усилители с ОЭ. Коэффициент усиления и коэффициент шума.

1. Резонансный коэффициент усиления:

, где - модуль проводимости прямой передачи. Для схемы с ОЭ - крутизна транзистора. Эквивалентная проводимость контура: , где

- входная проводимость усилительного элемента, - входная проводимость следующего каскада.

1. Селективность.

Селективность определяется по колебательному контуру с параметрами: G_Э, Q_Э = 1/d_Э, f₀.

- коэффициент передачи параллельного колебательного контура; - обобщенная расстройка.

1. Коэффициент шума.

Эквивалентная шумовая схема замещения биполярного транзистора:

- выходная проводимость предыдущего каскада, пересчитанная ко входу транзистора.

Коэффициент шума:

После преобразований получаем:

R_Ш – шумовое сопротивление транзистора;

g_ВХ – входная проводимость транзистора.

Вывод:

1. Используя это выражение, можно по первичным шумовым параметрам транзистора (t_Ш, R_Ш) рассчитать коэффициент шума.
2. Коэффициент шума зависит от . Это хорошо, потому что это позволяет провести оптимизацию каскада по минимуму коэффициента шума. .

Получим выражение: , где . В этом случае коэффициент шума каскада будет минимальным.

1. Вроде бы все хорошо, но получается, что , а это значит, что каскады – рассогласованные.

Условие такого согласования по минимуму коэффициента шума не удачно с точки зрения настройки каскада. Поэтому возникает вопрос: сколько мы проигрываем, переходя от согласования по критерию минимума коэффициента шума к случаю согласованных каскадов:

4. Из приведенного графика видно, что проигрыш коэффициента шума в случае согласованных каскадов по сравнению с согласованием по критерию минимума коэффициента шума – существует.

Оказывается, с ростом частоты растет R_Ш и g_ВХ, а это значит, что тоже растет, вследствие чего проигрыш будет уменьшаться ().

Это позволяет настраивать каскад на режим характеристического согласования. При этом проигрыш будет не велик.

1. Поэтому условием целесообразно пользоваться на относительно низких и средних частотах (соизмеряя частоту с граничной частотой транзистора).