Устойчивость работы УВЧ с обратной связью

С учетом изменения амплитуды сигнала на входе каскада усиления при наличии обратной связи, следовательно, и изменения коэффициента усиления общее выражение для коэффициента усиления общее выражение для коэффициента усиления каскада с обратной связи представляется в следующем виде:

 

где, - модуль коэффициента усиления каскада при разомкнутой цепи обратной связи.

- модуль коэффициент обратной связи;

- сдвиг по фазе для прямого прохождения сигнала (от входа к выходу каскад).

- сдвиг по фазе для прохождения сигнала по цепи обратной связи (от выхода к входу).

При положительной обратной связи коэффициент усиления каскада возрастает тем больше, чем ближе произведение к единице (тем полнее выполняется условие баланса амплитуд). В случае усилитель превращается в генератор.

Если боратная связь не обеспечивает самовозбуждения, но разность близка к нулю, работа каскада становится неустойчивой.

В приемниках устойчивость работы усилителей принято оценивать по изменению входной проводимости первого каскада под воздействием цепей обратной связи.

Упрощенно, условия самовозбуждения каскада усиления за счет воздействия сигнала обратной связи, можно представить выполнением следующих условий:

 

; , где

Эти условия аналогичны условиям баланса фаз и амплитуд в автогенераторе. Если эти условия ни на одной частоте совместно не выполняются, то каскад усиления устойчив.

Для оценки устойчивости работы усилителя в качестве численного критерия использует понятие коэффициент устойчивости.

При обратная связь не действует, усилитель абсолютно устойчив и . И наоборот, при самовозбуждение неизбежно, а . Практически достаточно иметь

 

 

УВЧ с переменной настройкой

К данным усилителям относятся каскады усиления, которые в процессе работы могут быть перестроены на любую частоту рабочего диапазона. Перестройка может осуществляться как изменением емкости конденсатора, так и индуктивности катушки. При перестройке контура емкостью коэффициента перекрытия диапазона или коэффициента диапазона

 

получается в пределах 2,5-3,0.

 

Это объясняется тем, что даже при минимальной величине начальной емкости конденсатора минимальная эквивалентная емкость контура достаточно велика из-за межэлектродных емкостей активного элемента и монтажа. В многокаскадных усилителях Сэкв. возрастает за счет подстроечных конденсаторов, выравнивающих минимальные эквивалентные емкости контуров различных каскадов при их перестройке общим механизмом. В этой связи минимальная эквивалентная емкость контура не менее 25÷60 пф. Максимальная емкость получается порядка 450÷550 пф.

 

Коэффициент диапазона

 

Если перестройка осуществляется переменной индуктивностью

 

При необходимости работы с общий диапазон разбивается на поддиапазоны, в каждом из которых .

Полоса пропускания каскада:

 

Из этого выражения видно, что полоса пропускания каскада расширяется с ростом рабочей частоты, так и возрастанием проводимостей и с увеличением частоты. Однако при настройке контура индуктивностью, проводимость увеличивается с ростом частоты меньше, чем при настройке емкостью.

Для уменьшения искажения принимаемого сигнала необходимо, чтобы полоса пропускания каскада была шири определенной минимально допустимой величины. Для этого подбор параметров контура и коэффициентов включения осуществляется на минимальной частоте.

Резонансный коэффициент усиления

При настройке контура емкостью первое слагаемое знаменателя с ростом частоты будет уменьшаться, а второе и третье увеличиваться, поэтому закон изменения коэффициента усиления каскада в диапазоне частот зависит от соотношения собственной проводимости контура и внешних проводимостей. Если , что свойственно ламповым усилителям ДВ, СВ и КВ диапазонов, при постоянной величине собственной добротности контура коэффициент усиления будет расти линейно с увеличением частоты.

В ламповых усилителях метрового и дм диапазонов и во всех транзисторных усилителях

Поэтому коэффициент усиления каскада уменьшается с ростом частоты.

При настройке контура индуктивностью, все три слагаемых в выражении для увеличиваются с ростом частоты, что приводит к уменьшению коэффициента усиления.

Коэффициент усиления в любой точке рабочего диапазона не должен превышать устойчивого максимального значения. . В транзисторных усилителях для выбора параметров контура и величины коэффициента включения проверяют выполнение данного неравенства, построив зависимости

и