А. Усилители с двойной автотрансформаторной связью на биполярных транзисторах

В усилителях радиочастоты в области умеренно высоких частот (ДВ, СВ, КВ) наибольшее распространение получили схемы с автотрансформаторным включением контура в усилительный элемент Рис.14.

Рис.14 Схему УРЧ с двойной автотрансформаторной связью на транзисторе с ОЭ.

Избирательным элементом усилителя служит одиночный контур, включающий катушку индуктивности L_К и конденсатор настройки контура С. Конденсатор С_П включен для подстройки колебательного контура при заводской регулировке на верхнюю граничную частоту ƒ_МАХ диапазона. На нижнюю частоту ƒ_МИН диапазона контур настраивается с помощью сердечника катушки L_К из ферромагнитного материала.

Цепочка из резисторов базового делителя R_Б1 и R_Б2 служит для подачи отрицательного смещения на базу транзистора от источника питания Е_ПИТ. В схеме используется температурная стабилизация положения рабочей точки на ВАХ транзистора за счет отрицательной обратной связи по постоянному току через резистор R_Э в цепи эмиттера.

Конденсатор С_Э блокирует резистор R_Э по высокой частоте, благодаря чему отрицательная обратная связь (ООС) на частотах сигнала отсутствует. Последнее гарантирует получение высокого коэффициента усиления каскада УРЧ.

Цепочка R_фС_Ф является развязывающим фильтром. При отсутствии этого фильтра переменные составляющие тока коллектора биполярного транзистора VT1 протекают через источник питания Е_ПИТ и создают на его внутреннем сопротивлении переменное напряжение, изменяющееся с частотой сигнала. Это напряжение может явиться причиной возникновения внутрикаскадной или межкаскадной обратной связи, так как оно может подаваться на вход транзистора через цепочку R_Б1R_Б2. В большинстве случаев эта обратная связь оказывается положительной, что приведет к неустойчивой работе УРЧ. При включении фильтра R_фС_ф переменная составляющая тока коллектора через конденсатор С_ф замыкается на общую шину (землю), минуя источник питания Е_ПИТ, и нежелательная межкаскадная обратная связь устраняется. Сопротивление R_ф выбирается так, чтобы падение постоянного напряжения на нем не превышало 1 В (обычно R_ф = 0,5…1 кОм). Емкость конденсатора С_ф выбирается так, чтобы его реактивное сопротивление токам высокой частоты было меньше в 10…20 раз сопротивления R_ф. Кроме того, емкость конденсатора С_ф должна в 10…20 раз и более превышать полную емкость контура усилителя.

Конденсатор С_Р1 осуществляет развязку ВЦ и УРЧ по постоянному току. Разделительный конденсатор С_Р2 исключает протекание через контурную катушку L_К постоянного тока с базового делителя последующего каскада.

Особенностью усилительного каскада является частичное включение контура как к входу, так и к выходу транзистора, что обусловлено малыми значениями входного и выходного сопротивлений транзистора. Выбор коэффициентов включения m и n производят по соображениям, связанными с получением заданного усиления, устойчивости, избирательности, неравномерности в заданной полосе пропускания.

- 12 -

На Рис.15а представлена эквивалентная схема УРЧ с двойной автотрансформаторной связью на биполярном транзистора по постоянному току. Учтено, что в низкочастотной области сопротивления конденсаторов очень велики (разрыв в схеме), а сопротивление катушек индуктивности ничтожно мало (короткое замыкание выводов). Видно, что постоянные напряжения между электродами транзистора U_БЭ0 и U_КЭ0 определяются сопротивлениями резисторов базового делителя R_Б1 и R_Б2, эмиттерной цепочки R_Э и фильтра питания R_Ф.

Рис.15 Эквивалентные схемы УРЧ по постоянному (а) и переменному (б) току.

На Рис.15б представлена эквивалентная схема УРЧ с двойной автотрансформаторной связью в рабочем диапазоне частот. При преобразовании схемы, показанной на Рис.14, учтены следующие особенности работы усилителя: использование конденсаторов С_Р1, С_Р2, С_ф, и С_Э большой емкости обеспечивает свободное прохождение высокочастотных колебаний в нагрузку, что позволяет произвести короткое замыкание их выводов; для высокочастотных колебаний источник питания Е_ПИТ имеет ничтожно малое сопротивление (он заменен общей шиной).

Из эквивалентной схемы Рис.15б видно, что для УРЧ на биполярных транзисторах сопротивление нагрузки незначительное, так как слагается из параллельно включенных входного сопротивления R_ВХ.VT2 транзистора последующего каскада и сопротивлений его базового делителя R_Б1 и R_Б2. Это может привести к потере мощности полезного сигнала на сопротивлении R_Д = R_Б1R_Б2 ⁄ (R_Б1 + R_Б2). Последнее особенно важно в каскадах с повышенной температурной стабильностью, где сопротивления резисторов базового делителя малы.