13.11. Резонансные усилители

В высокочастотных схемах, предназначенных для связи или других применений, где рабочая частота ограничена узкой областью, принято использовать настроенные -цепи в качестве нагрузки коллектора или стока.

Рис. 13.22. Трансформаторы на линиях передач. а - резонансный волновод; б - резонансная петля; в -трансформатор.

Это дает несколько преимуществ: а) большее усиление в одном каскаде, поскольку нагрузка представляет собой высокое полное сопротивление на частоте сигнала и в то же время допускается произвольный ток покоя; б) исключаются нежелательные эффекты емкостной нагрузки, так как контур LC «встраивает» любую -она становится частью настраиваемой емкости схемы; в) упрощается межкаскадная связь, поскольку от -цепи можно делать ответвления или организовывать трансформаторную связь и даже строить резонансные согласованные цепи, как, например, П-образные четырехполюсные фильтры, чтобы получить любое желаемое согласование сопротивлений; г) благодаря частотной селективности настраиваемого контура отсутствуют шумы и сигналы с частотами, не входящими в полосу.

Примеры настраиваемых схем ВЧ.

При обсуждении схем связи мы рассмотрим резонансный ВЧ-усилитель в его «естественном окружении».

Рис. 13.23. Резонансный усилитель (каскодный) на полевом МОП-транзисторе с двумя затворами.

Здесь же мы просто приведем несколько примеров применения настраиваемых контуров в генераторах и усилителях. На рис. 13.23 изображена схема классического резонансного усилителя. Полевой транзистор с двумя затворами обедненного типа позволяет избавиться от эффекта Миллера благодаря использованию нижнего затвора в качестве входного. Когда нижний затвор заземлен по постоянному току, через каскад идет ток . Параллельный настраивается на центральную частоту усиления, причем выход отделен от нагрузки с помощью повторителя на . Поскольку на стоке В, выходной повторитель требует большего коллекторного напряжения. Этот тип схемы имеет очень большое усиление в резонансе, ограничиваемое добротностью Q -контура и нагрузкой в виде повторителя.

В схеме, приведенной на рис. 13.24, частота генератора устанавливается с помощью тщательно сконструированного перестраиваемого -контура. Эта схема ГПЧ (генератора переменной частоты) применяется в качестве настроечного элемента в некоторых передатчиках и приемниках, а также как источник радиочастотных сигналов изменяемой частоты.

Рис. на полевом транзисторе с .

В этом генераторе обеспечивает необходимое усиление мощности благодаря положительной обратной связи от истока через имеет несколько меньшее число витков во вторичной обмотке, обеспечивая усиление по напряжению и, следовательно, генерацию. Добавив варикапный диод, который работает как конденсатор с управляемой напряжением емкостью (см. рис. 5.44), вы можете создать такой генератор перестраиваемой частоты. Отметим, что использование на выводах источника питания проходного конденсатора и развязывающего ВЧ-дросселя практикуется почти во всех радиочастотных схемах.

На рис. 13.25 приведена схема усилительного каскада на 200 МГц на транзисторе с общим эмиттером. В этой схеме осуществлена нейтрализация проходной емкости путем задания на вход тока противоположной фазы, компенсирующего ток емкостной связи, протекающий с выхода на вход. Снейтр - нейтрализующий конденсатор, подключенный к части коллекторной обмотки, в которой фаза противоположна по отношению к коллекторному напряжению. В этой схеме согласование выходного импеданса с линией также осуществляется автотрансформаторным отводом от коллекторного -контура, что является простым, но грубым методом.

Рис. 13.25. Резонансный ВЧ-усилитель на 200 МГц с нейтрализацией. витка на каркасе № 18; внутренний диаметр 6 мм; длина 5 мм; V2 витка на каркасе № 16; внутренний диаметр 8 мм, длина 12 мм.

Последняя схема (рис. 13.26) представляет собой ВЧ-усилитель на , в котором используется триод с нулевым смещением на заземленной сетке. До сих пор в высокомощных радиочастотных усилителях используются вакуумные лампы, так как полупроводниковые приборы не обладают необходимыми характеристиками (например, триод 8973 имеет выходную мощность при 50 МГц!). Конфигурация с заземленной сеткой не требует компенсации.

Рис. 13.26. Мощный ВЧ-усилитель ( на выходе) на триоде с заземленной сеткой.

Выходная цепь представляет собой известный П-образный четырехполюсник, подключенный через блокирующий конденсатор образуют четырехполюсник, причем их значения определяются желаемой резонансной частотой, необходимой трансформацией полного сопротивления и добротностью Q нагрузки , или добротность, является мерой остроты резонанса, см. разд. 1.22). ВЧ-дроссель в анодной цепи используется для задания анодного напряжения в соответствии с амплитудой сигнала на рабочей частоте.