CC BY
22
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И СВЯЗЬ
В. А. АРЖАНОВ О
Омский государственный технический университет
УДК 621.375
РЕЗОНАНСНЫХ УСИЛИТЕЛЕН ПРЕСЕЛЕКТОРА _
ПРОВЕДЕН АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ РЕЗОНАНСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ. ДАНЫ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЛИНЕЙНОСТИ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Воздействие на вход радиоприемных устройств (РПУ) мощных внеполосных мешающих сигналов ухудшает качественные показатели РПУ за счет нелинейных эффектов в линейном тракте приема. Наибольшую опасность представляет первый усилительный прибор преселекгора, режим работы которого зависит от уровня входного воздействия.
Высокая чувствительность (менее 1 мкВ), широкий динамический диапазон (не менее 100 дБ) современных РПУ предполагает работу резонансных усилителей пре-селектора со слабыми сигналами, когда все характеристики усилителя определяются системой линейных уравнений, связывающей токи и напряжения с внутренними параметрами активного элемента. При наличии на входе усилительного прибора (биполярный, полевой транзисторы, лампа) сильной помехи линейную модель активного элемента использовать нельзя.
В этом случае для анализа характеристик резонансного усилителя преселекгора и приемника в целом необходимо применять нелинейную модель четырехполюсника, работающего в динамическом режиме. Так, для резонансного усилителя с биполярным транзистором, включенным по схеме с общим эмиттером (рис.1), справедлива модель (рис.2), учитывающая нелинейные проводимость база-эмиттер (д1з) и диффузионную емкость эмиттера (с^).
Использование известной аппроксимации вольт-амперной характеристики биполярного транзистора вида
вход.
выход
I
Рис. 1.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 3.
Рис. 4.
позволяет получить установившиеся у-параметры транзистора, которые дают возможность определить при известном входном сигнале ит1 амплитудную характеристику и коэффициент нелинейности
1 >■;, 1
4 ^21
VI
Линейность амплитудной характеристики зависит от типа применяемого активного элемента и способа его включения в схему резонансного усилителя (рис. 3).
Степень изменения амплитудной характеристики резонансного усилителя от амплитуды входного сигнала и типа применяемого транзистора можно оценить по виду амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). На (рис.4) представлены АЧХ резонансного усилителя для различных
транзисторов при изменении входного сигнала от 50 мВ до 150 мВ. (£- обобщенная расстройка).
Из анализа приведенных АЧХ следует, что наиболее предпочтительны с точки зрения высокой линейности мощные биполярные транзисторы (в данном случае 2Т91 ЗА), так как при изменении входного сигнала от 50 до 150 мВАЧХ практически не изменяется.
Для полевых транзисторов характерна более слабая реакция усилительного прибора на повышение амплитуды входного сигнала. Так, при изменении амплитуды входного сигнала от 50мВ до 150 мВ АЧХ резонансного усилителя остается постоянной. При этом нелинейность тем меньше, чем мощнее полевой транзистор. Анализ показывает, что с точки зрения наилучшей линейности амплитудной характеристики целесообразно использовать мощные полевые транзисторы с общим истоком, а также каскодные
к Кщ %
90 100
схемы (рис.5). В данном случае предпочтение следует отдать каскодной схеме общий исток - общий затвор на транзисторах типа КП305Е-2П905Б.
Линейность амплитудной характеристики зависит от сопротивления в цепи обратной связи резонансного усилителя. С увеличением амплитуды входного сигнала происходит изменение постоянной составляющей тока которое создает на сопротивлении в цепи эмиттера (Яэ) транзистора приращение постоянного напряжения
ДЕ = -Д/0 • Дэ •
В результате этого параметры транзистора будут отличаться от исходных при отсутствии сигнала. В частности, происходит изменение крутизны
При малых амплитудах входного сигнала можно принять
Д£ = -2У:,
*э-Уг
где а = ■
1/(1 +Л,-л,)
Из семейства характеристик, определяющих зависимость коэффициента нелинейности (Кн) от амплитуды входного сигнала (рис. 6), следует, что наименьший Кн получается в схеме резонансного усилителя на биполяр-
6,5 6
5,5 5
4,5 4
3,5 3
2,5 2
1,5 1
0.5
Кн, %
10
20
30
40
50 60
Рис. 7.
70
80
90
ивх, мВ -►
100
ном транзисторе КТ306В с сопротивлением в цепи обратной связи (пунктирные линии).
На рис.7 представлена зависимость коэффициента нелинейности резонансных усилителей на биполярных транзисторах по схеме с общей базой с обратной связью и без обратной связи (пунктирные линии).
Результаты анализа различных схем резонансных усилителей, собранных на биполярных и полевых транзисторах малой, средней и большой мощности, позволяют сделать вывод о том, что для расширения динамического диапазона целесообразно использовать биполярные
транзисторы по схеме с общей базой, каскодные схемы, более мощные транзисторы.
Литература
1. Богданович Б.М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах. - М.: Связь, 1980. - 280с.
АРЖАНОВ Валерий Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры "Конструирование и производство радиоаппаратуры".
