Радиоприемные устройства - Баркан В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Получить усиление в каскаде при столь широкой полосе частот сигнала можно только в том случае, когда емкость Со, шунтирующая сопротивление нагрузки, окажется не паразитным, а необходимым составным элементом, входящим в рабочую схему каскада.
и
вх
0-
—г/7КГчг т^КГ^
0
Фиг. 15.21. Схема активной искусственной линии
Примером такой схемы может служить схема усилителя бегущей волны. Принцип действия такого усилителя основан на использовании свойств искусственных длинных линий, работающих в режиме бегущей волны (фиг. 15. 21). При поступлении на вход линии напряжения ивх по линии начинают распространяться волны тока и напряжения. В идеальной линии — линии без потерь напряжение на нагрузке [/Вых равно входному напряжению. Если между звеньями линии включить генераторы переменного тока, работающие синфазно с проходящими сигналами, то энергия, передаваемая от начала линии к ее выходу, будет постепенно увеличиваться, что приведет к возрастанию напряжения на зажимах нагрузки, т. е. к фактическому усилению входного сигнала.
Длинные линии, работающие в режиме бегущей волны, обладают очень широкой полосой пропускания. Это свойство присуще и искусственным длинным линиям, составленным из звеньев с сосредоточенными постоянными.
Однако для искусственных линий всегда имеется верхнее граничное значение частоты, за пределами которого они теряют свойство равномерного пропускания сигналов различной частоты.
Значение граничной частоты определяется формулой
где 10 и С0 — соответственно индуктивность и емкость звена линии.
427
Время прохождения сигнала через одно звено линии зависит от индуктивности и емкости звена линии:
Время установления сигнала на выходе линии зависит от пара-метров звена линии и числа звеньев:
При малых значениях параметров звеньев можно получить незначительное время установления сигнала и относительно широкую
°аТ *а °аТ ^ 1а Т ^а *Т
/±\ 5УВХ /±\ , 5УВХ /±\,„ м^±\ ,
Фиг. 15.22. Схема каскада усилителя бегущей волны.
полосу частот. Зависимость времени установления сигнала от числа звеньев сравнительно невелика.
Рассмотрим более подробно принцип действия одного каскада усилителя, показанного на фиг. 15.22. Каскад состоит из двух искусственных линий — сеточной и анодной и ламп, входы и выходы которых включены между звеньями линий. При поступлении на вход напряжения сигнала 0ВХ по сеточной линии начинает распространяться волна напряжения. Если время прохождения сигнала через одно звено 1С\, то спустя время 1=(п—1)^С1 энергия распространится до конца линии и будет поглощена в сопротивлении нагрузки /?, равном волновому сопротивлению сеточной линии:
С поступлением на сетку лампы напряжения илХ лампы произойдет изменение тока на величину
в анодной цепи
428
Сопротивления ветвей, лежащих влево и вправо от каждого анода лампы, одинаковы и равны волновому сопротивлению анодной линии
-1/1
Поэтому изменения анодного тока, распространяющиеся влево и вправо от каждого анода лампы, будут в два раза меньше изменений тока лампы
а 2 2 х
Если время прохождения сигнала через звено анодной линии *»1 выбрано равным времени прохождения сигнала через звено сеточной линии, т. е.
*а1 = *с1 ИЛИ У1&ш = УЩ,
то к изменению тока, вызванному анодной цепью первой лампы, в момент его прихода ко входу второго звена будет добавлено изменение тока второй лампы, а затем соответственно изменение третьей и, наконец, п-й лампы. Общее изменение анодного тока на выходе анодной линии окажется в несколько раз больше изменения анодного тока одной лампы
Iг> пит-^
'а.вых 2
Выходное напряжение, создаваемое этим током, на сопротивлении нагрузки анодной линии будет равно
Коэффициент усиления каскада бегущей волны
*б=^7=Т5ра- (15,36)
Сравним коэффициент усиления К обычного каскада с коэффициентом усиления Кб, получаемым в каскаде бегущей волны. Усиление обычного каскада на верхней частоте полосы можно выразить через сопротивление шунтирующей анодную цепь емкости:
<15'37)
Предположим, что верхняя частота Ръ сигнала, проходящего через линию без заметных искажений, равна критической частоте /кр (обычно ^в^/кр). Выражая волновое сопротивление анодной линии ра через критическую частоту
429
1
и подставляя его значение в формулу (15. 36), получим
Учитывая, что /ч^яр, получим
К6 = п--~—.
271/7вСа
Таким образом усиление каскада бегущей волны при прочих равных условиях оказывается в несколько раз больше усиления обычного каскада.
Усилительные свойства каскада иногда принято оценивать произведением коэффициента усиления каскада на верхнюю граничную частоту полосы пропускания /СР..
Для обычного каскада это произведение равно
кг>=^> (15-38>
для каскада бегущей волны
КьР.-п-^-. (15.39)
Как видно, для каскада бегущей волны величина произведения /(^в находится в обратно пропорциональной зависимости от емкости Са, вследствие чего увеличение усиления, получаемого в каскаде, будет неизменно приводить к уменьшению полосы частот. Поэтому и в усилителе бегущей волны не следует стремиться повышать коэффициент усиления путем увеличения сопротивления нагрузки.
