Способы повышения устойчивости урч

Устройства приема и обработки сигналов в ЗСР. Усилитель радиочастоты (УРЧ, УВЧ). Основные параметры , страница 7

Можно показать, что изменение напряжения на входе, можно представить как изменение входной проводимости или сопротивления входного каскада.

Границы самовозбуждения: баланс амплитуд:

Анализ работы схемы ОЭ;ОИ;ОК; показывает, что

Условие отсутствия самовозбуждения:

Устойчивый коэффициент усиления одного каскада.

Методы повышения устойчивости делят на:

1)пассивные – они в основном связаны с уменьшением усиления в раб. каскаде ради повышения устойчивости.

2) Активные – связаны с введением дополнительных внешних цепей создающих в рабочей полосе частот дополнительную отрицательную ОС, она может полностью или частично устранять ПОС. При этом можно в 2, 3 раза увеличить усиление каскада при приемлемом запасе устойчивости.

Пассивные методы повышения устойчивости:

1.

2. Дополнительный резистор в нагрузке:

существенно снижает уровень ПОС

а) m₁ следовательно устойчивость б) m₂ в одних случаях увеличивать устойчивость в других уменьшать устойчивость.

1) Здесь надо учитывать степень согласования.

2) Возможно отрицательный характер входного сопротивления следующего каскада.

Для предупреждения снижения устойчивости при уменьшении m₂ следует вводить в контур R_ш, который сохраняет требуемую П_0,7 !

Повышение устойчивости за счет особых схем включения транзистора.

1. Схема ОБ ( или ОЗ и ОС)

2. Каскодная схема с ОЭ-ОБ

Важно, что коэффициент усиления каскодной схемы определяется крутизной 1-ого транзистора. Запас устойчивости возрастает на 2-3 порядка, что позволяет в несколько раз увеличить R_ЭКВ контура нагрузки, тем самым повысить усиление каскодной схемы, сохранив высокий запас устойчивости.

Активные методы повышения устойчивости.

Активные методы повышения устойчивости основаны на введении дополнительных внешних цепей, которые создают на входе усилителя сигнал компенсирующий внутреннюю положительную обратную связь. Полная компенсация называется нейтрализацией положительной обратной связи она возможно в ограниченном диапазоне частот и снижается, ухудшается при больших изменениях температуры из-за изменений параметров модулятора. Частичная компенсация называется коррекцией она проще устраняет возбуждение, но позволяет получить меньший выигрыш в усилении.

Используют на СВЧ при необходимости. Используется несколько методов:

а) мостовые схемы б) нейтрализация последовательного типа – это введение дополнительного сигнала на входе включаемого последовательно с основным сигналом.

в) Параметрического типа внешний сигнал подводится на вход параллельно с основным сигналом называют Y-нейтрализацией.

Наличие внутренней проводимости, через паразитные емкости:

Так как R_N очень велико ими можно пренебречь.

*так как m 0, 4-х полюсник устойчив:

Если , то усл. устойчивости выполняется.

Но обычно: ; можно за счет внешнего шунтирования, R_ш.корр || C₁₂ и r₁₂

Иногда применяют L-коррекцию с выхода на вход.

Сопряжение настройки контуров гетеродина и преселектора, при перестройке частоты приемника в диапазоне.

Чтобы вогнать частоты настройки контура в границу заданного диапазона.

В центре делают равным нулю за счет сердечника. Такой метод называется сопряжением в одной точке диапазона, применяют, когда диапазоны узкие:

если ошибка сопряжения

При выполняют сопряжение в 2-ух точках диапазона.

Рассчитываем рекомендуемые точки 1 и 2 в диапазоне и устанавливаем частоту по шкале приемника (расчетную). В точке 1 подстраиваем контур гетеродина сердечником по максимуму сигнала на выходе приемника. Перестраиваем частоту приемника в точку 2 по шкале и добиваемся максимального уровня на выходе с помощью подстройчного конденсатора.

Источник

Методы повышения устойчивости резонансных каскадов

Поскольку опасность самовозбуждения усилителя радиочастоты связана с наличием обратной связи через Y₁₂активного прибора, то можно определить следующие способы повышения устойчивости резонансных каскадов:

— применение схем нейтрализации внутренней обратной связи;

— включение апериодических каскадов усиления между резонансными каскадами (использование каскодных схем резонансных усилителей).

При нейтрализации внутренней обратной связи используется внешняя обратная связь, с выхода резонансного каскада на его вход. В этом случае напряжение обратной связи подаваемое по внешней цепи обратной связи должно быть противофазно напряжению внутренней обратной связи. При этом подбирая проводимость цепи внешней обратной связи можно полностью на определенной частоте нейтрализовать действие внутренней обратной связи. Одна из возможных схем УРЧ с нейтрализацией представлена на рисунке 5.3.

Большее устойчивое усиление достигается за счет того, что часть ин-вертированного нагрузочным контуром выходного напряжения через нейтрализующую цепь R_нти С_нт подается на базу транзистора и компен­сирует действие проводимости обратной связи Y₁₂.

Второй способ состоит в том, что между нагрузочными контурами, включенными на входе и выходе резонансного усилителя включается апериодический усилитель. Тем самым уменьшается внутренняя обратная связь между нагрузочными контурами. В этом случае апериодический и резонансные каскады образуют один эквивалентный усилительный каскад. Апериодический и резонансный каскады могут быть собраны по любой из известных схем (с общим коллектором, базой и эмиттером). Однако наиболее устойчивым является соединение каскадов общий эмиттер — общая база.

УРЧ приемных устройств умеренно высоких частот в настоящее время обычно выполняются на универсальных и специализированных микросхе­мах. Полупроводниковые интегральные микросхемы (ИМС) применяются

Источник

Устойчивость работы УРЧ.

В преселекторе всегда имеются цепи, образующие связь между колебательными контурами и влияющие на основные характеристики УРЧ. При сильной положительной обратной связи (ПОС) может наступить режим генерации и усилитель превратиться в автоколебательную систему, то-есть будет самовозбуждаться.

Причинами самовозбуждения в УРЧ являются:

— наличие внутренней паразитной проходной емкости С_К (С₁₂) в усилительном элементе;

— связь через общий источник питания нескольких каскадов усиления;

— индуктивные и емкостные связи между проводами, катушками и другими элементами УРЧ.

Элементом связи через общий источник питания служит его внутреннее сопротивление. Эти обратные связи ослабляют введением развязывающих фильтров R_фС_ф и снижение внутреннего сопротивления источника питания для переменных токов (например, шунтированием его большой емкостью).

Вредные магнитные и емкостные обратные связи устраняют рациональной конструкцией усилителя и его монтажа, а также экранированием основных элементов.

Внутренняя обратная связь из-за проходной емкости С_К приводит к снижению максимально возможного устойчивого коэффициента усиления К_УСТ.

КУСТ = 0,45·√

S ⁄ (2·π·ƒ0·CК)

Для повышения устойчивости усилителя (К₀

В схему введена частотнозависимая отрицательная обратная связь за счет подачи энергии с выходной цепи транзистора во входную (базовую) цепь через конденсатор С_НЕЙТ. Тщательно подобрав емкость этого конденсатора можно полностью компенсировать (нейтрализовать) ПОС за счет проходной емкости транзистора С_К.

Еще одним способом повышения устойчивости работы и стабилизации параметров УРЧ является использование двухтранзисторных активных элементов, примером которой может служить каскодная схема. В ней используется включение транзисторов по схеме ОЭ – ОБ. Лучшие свойства каждого включения позволяют получить хорошие результаты и использовать такие каскады на очень высоких несущих частотах принимаемого сигнала.

1. Как изменятся параметры преселектора d_З, d_ПР, d_С, d_Г и 2Δƒ_0,7 при введении в него резонансного УРЧ?

2. Назначение элементов R_Б1, R_Б2, R_Э, R_ф, C_ф, C_Р, C_Э и выбор их номиналов в типичной схеме УРЧ.

3. Свойства УРЧ с двойной автотрансформаторной связью контура с усилительным элементом.

4. В чем отличия использования биполярных и полевых транзисторов в УРЧ?

5. Причины самовозбуждения УРЧ и пути повышения их устойчивости.

Дата добавления: 2016-07-05 ; просмотров: 2425 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Повышение устойчивости УРЧ

Существует 2 подхода:

1) пассивный подход: коэф-т усиления снижают до тех пор, пока не будет выполнено условие устойчивости. Одним из вариантов снижения коэф-та усиления – это выбор в соответствии с условием обеспечения устойчивости, который получится выше. После выбора нового значения необходимо скорректировать значение , чтобы обеспечить эквивалентную проводимость 2-го контура.

Если и найдены по приведенным формулам, то усилитель работает в режиме ограниченного усиления.

2) активный подход: в этом случае проектируют схему так, чтобы уменьшить влияние внутренней ОС на работу усилителя. Одним из вариантов реализации этого подхода является введение в усилитель дополнительной ОС, которая компенсирует действие внутренней ОС. Недостатком такого подхода является «узкополосность решения», кроме того такой подход требует индивидуальной регулировки схемы под конкретный экземпляр усилителя.

Более перспективным является повышение устойчивости путем каскадного соединения усилительных приборов.

Если выход предыдущего усилительного прибора по переменному току непосредственно подключен ко входу последующего усилительного прибора, то можно показать, что А эквивалентного прибора больше активностей составляющих усилительных приборов.

Наиболее часто используется каскадное соединение транзисторов, при котором 1-ый усилитель включается с ОЭ, а второй с ОБ. Такая схема обеспечивает большой К_Р, широкую полосу рабочих частот и относительно небольшой К_Ш, поэтому такая схема широко используется в преселекторах, получила название каскодной.

R_б12 и R_б22 образовывают базовый делитель для VT2. С_бл обеспечивает подключение базы VT2 к общей шине по переменному току.

29. Усилитель промежуточной частоты – два принципа построения. Виды полосовых фильтров для УПЧ.

УПЧ отличаются от УРЧ большим коэффициентом усиления, следовательно они многокаскадные, полосовой фильтр более селективный, усилители ПЧ не перестраиваются. По сравнению с УРЧ требования к собственному электрическому шуму ниже.

Существует 2 основных подхода к построению схем УПЧ:

1) УПЧ реализуется в виде нескольких каскадов и каждый каскад содержит свой узкополосный фильтр.

Чем больше каскадов, тем больше коэф-т усиления и выше избирательность. Такие усилители называются УПЧ с покаскадным наращиванием избирательности и усиления.

Недостатки подхода: при воздействии дестабилизирующих факторов на усилительный прибор изменяется настройка ПФ в каскаде, т.к. меняются реактивные и активные вх. и вых. сопротивления усилительного прибора. При этом нарушается согласованная работа полосовых фильтров, следовательно уменьшается селективность усилителя, поэтому более перспективным является второй подход.

2) Усилитель состоит из высокоселективного ФСИ и многокаскадного, относительно широкополосного усилителя.

Несмотря на возможные значительные изменения АЧХ ШУ под воздействием дестабилизирующих факторов, в итоге АЧХ УПЧ меняется намного меньше, чем в 1-ом подходе.

Недостатком УПЧ с ФСИ является большой К_Ш, что связано с большим затуханием сигнала в многозвенном ФСИ, поэтому для снижения К_Ш перед ФСИ устанавливают 1,2 каскада предварительного усиления.

Кроме того, количество усилительных приборов в данном УПЧ больше, т.к. Ш каскад усиления имеет коэффициент усиления, чем узкополосный.

Разновидности ФСИ применяемые в УПЧ:

Наиболее часто используется пьезо-керамические фильтры. Т.к. перестройка этих фильтров невозможна, то они выпускаются заранее настроенные на стандартные значения ПЧ. Достоинством фильтра являются малые габариты, большая добротность, что обеспечивает высокую степень прямоугольности АЧХ, что характеризуется коэффициентом прямоугольности.

=0,1…0,01

Следующая особенность – при достаточно больших расстройках нарушается монотонность зависимости затухания от величины расстройки.

Более высокую добротность имеют кварцевые фильтры. Они обладают более узкой полосой, большей селективностью и устойчивостью к воздействию дестабилизирующих факторов. Стоимость выше.

Используются также электро-механические фильтры, в которых резонансные явления реализуются в механических системах. Достоинство фильтра – возможность работы в НЧ.

В последнее время широко распространены фильтры на ПАВ (поверхностные акустические волны). Они сочетают высокую добротность с возможностью реализации ЧХ различной формы. Недостаток ПАВ – невозможность реализации в НЧ.

LC фильтры имеют по сравнению с предыдущими возможности перестройки и создания АЧХ различного вида. Могут работать в широком диапазоне частот. Недостаток: малая стабильность, большие габариты. Часто используются в системах с пьезо-керамическими и кварцевыми фильтрами.

Активные RC фильтры (ARC). Достоинство: нет катушек индуктивности. Недостаток: относительно НЧ, малая добротность.

Дискретные фильтры, реализуются на приборах с зарядовой связью. Позволяют перестраивать фильтры программным способом и обладают высокой степенью стабильности.

Цифровые фильтры – полностью цифровая реализация допускает как программное, так и аппаратное решение. Основной недостаток – только НЧ.

Главное условие использования ФСИ – необходимо при проектировании приемника задаться стандартным значением ПЧ.

УПЧ с покаскадно наращиваемой избирательностью и усилением: если необходимо обеспечить совместную работу LC фильтров и пьезокерамики, то приходится использовать каскады УПЧ с покаскадно наращиваемой изб и усилением. Кроме того, использование такого вида УПЧ оправдано при низких требованиях, предъявляемых к избирательности приемника. Основные виды реализации:

1) УПЧ с одинаково настроенными одиночными контурами. Достоинство – низкая стоимость, недостаток – большой коэффициент прямоугольности.

2) Использование 2-х контурных полосовых фильтров. Достоинство – меньший коэффициент прямоугольности, но стоимость выше.

3) Каскады на расстроенных контурах:

— с попарно расстроенными

— с тройками расстроенных контуров

УПЧ на расстроенных двойках – половина каскадов настроена на одну частоту, половина – на другую (аналогично на тройках).

Источник