Анализ усилительного каскада увч на основе у-параметров транзистора.

Проанализируем резонансный каскад при частичном включении в контур и транзистора, и нагрузки.

В режиме малых сигналов усилительный прибор можно представить активным линейным ЧП и выразить его свойства системой У-параметров.

Изобразим усилительный прибор в виде модели:

над всеми символами точки – они комплексные

Для дальнейшего анализа следует учесть зависимость параметров от частоты. В ограниченной полосе частот У-параметры можно представить в виде

Здесь

w_S - угловая частота, на которой крутизна У₂₁ уменьшается в раза;

где t₂₁ = 1/w_S.

Полная эквивалентная схема усилителя содержит источник сигнала и нагрузку

причём

где

– суммарная проводимость контура и нагрузки, пересчитанная к выходу ЧП.

Коэффициенты включения

U_K – напряжение на контуре.

Отсюда коэффициент усиления каскада:

Отношение U₂/U₁ найдём из второго отношения ЧП, подставив в него I₂,

отсюда

после подстановки

или

где

– полная эквивалентная проводимость контура.

– эквивалентная резонансная проводимость контура.

- обобщённая расстройка.

 

Модуль коэффициента усиления:

положив обобщённую расстройку равной нулю, получим резонансный коэффициент усиления

Найдём оптимальные значения m и n, при которых К₀ будет максимальным при заданном полном затухании d_Э. Если D=d_Э/d_К=G_Э/G₀ то

отсюда

, из предыдущего выражения вычислим m и, подставим в это, получим

коэффициент усиления максимален при

Аналогично определим

отсюда

Коэффициент усиления максимален при одинаковом шунтировании контура со стороны выхода усилительного элемента и со стороны нагрузки, то есть при

Если собственное затухание контура близко к полному затуханию, выбранному из условия получения требуемой селективности, т.е. сравнительно велико, то коэффициент усиления получается малым, так как при D®0 К₀®0. Отсюда очевидно, что контур надо стремится выполнить с возможно меньшим собственным затуханием, то есть с высокой добротностью.

Полосу пропускания при заданной неравномерности g можно расчитать по формуле

 

Влияние внутренней обратной связи на свойства резонансного усилителя

Обратная связь в усилителях возможна через цепи питания, через соединительные цепи усилителя, через проводимость внутренней обратной связи усилительного прибора.

Наличие ОС приводит к изменению параметров усилительного каскада. Таких как форма АЧХ и ФЧХ, ширина полосы пропускания, резонансный коэффициент усиления. Так как ОС может как отрицательной, так и положительной, то в резонансном усилителе могут возникнуть автоколебания. Объяснить как схема сводится к индуктивной трёхточке, не забыть, что на входе тоже индуктивность.

Первые два вида ОС могут быть ослаблены поиском более совершенных конструктивных решений. Для компенсации ОС через внутренние цепи усилительного прибора используются так называемые цепи нейтрализации ОС. Например, в виде RC цепи.

Выходной сигнал через фазовращающую цепочку R_NC_N поступает на вход усилителя так, что фаза сигнала снятого с этой цепочки и фаза сигнала поступающего на вход через цепь ОС отличаются на 180⁰, а амплитуды этих сигналов равны, таким образом эти сигналы полностью взаимно вычитаются.

Ещё один способ уменьшить влияние ОС, это каскодное соединение усилительных приборов, так как в этом случае сигнал ОС протекает через внутреннее сопротивление двух приборов.

 

Коэффициент шума селективного усилителя

 

Исследуем усилитель со входной цепью следующего вида

 

с эквивалентной шумовой схемой

 

Здесь , проводимости источника сигнала и контура пересчитанные к точкам 1-1. Шумы усилительного прибора представлены генератором шумового тока I^‘_Ш.ВХ и шумового напряжения U_Ш. Этому шумовому напряжению соответствует ток

где

Согласно определению коэффициента шума

В перспективе найти оптимальные параметры цепей и т.д. по Буга.

Так же провести анализ СВЧ каскада на основе S-параметров транзистора по Жуковскому.