3.5.2 ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЯ

Селективность усилителя

Селективность усилителя S e оценивается отношением коэффициента усиления на резонансной частоте К р к коэффициенту К f на другой частоте:

S e

f К,

или S e

[дБ]

20 !g f

В идеальном случае коэффициент K f должен быть равен нулю, однако, в действительности усилитель не обладает бесконечно большой селективностью, он усиливает и посторонние сигналы. Усиление этих сигналов тем меньше, чем дальше они отстоят по частоте от резонансной частоты f р.

Этот «частотный интервал» называют расстройкой Лf = f - f р. Ее определяют в процентах:

A f

fр

100%

Селективность колебательного контура определяется его добротностью:

S e

Q

50 H

где Q э - эквивалентная добротность колебательного контура.

Она в 2... 4 раза меньше, чем измеренная куметром.

В этой формуле значение частоты следует подставлять в килогерцах.

Расстройка по частоте зависит от назначения усилителя. Усилитель промежуточной частоты (ПЧ) должен обеспечить селективность относительно сигналов с частотами ПЧ - это так называемая селективность по соседнему каналу.

Селективность по зеркальному каналу

Для усилителей ВЧ важна селективность не по соседнему каналу, а по так называемому зеркальному каналу - на частотах, отстоящих от резонансной на двойное значение ПЧ (рис. 3.31) [7].

Работа резонансного усилителя характеризуется полосой пропускания. Это важный параметр, так как усилитель телевизора должен усиливать не только колебания резонансной частоты, но и целый спектр колебаний в пределах полосы частот.

Частотная характеристика усилителя должна напоминать по форме букву «П». В идеальном

случае усилитель должен пропускать без ослабления все колебания в пределах заданной полосы частот и не пропускать колебания других частот. Полоса пропускаемых частот (ширина полосы пропускания) определяется назначением усилителя.

Для усилителя ПЧ телевизионного приемника она определяется стандартом (для отечественного стандарта составляет 6,5 МГц). Для усилителя канала звука - 200...300 кГц.

На практике для оценки ее формы существует понятие прямоугольности:

2 Л f 0,1

K

П 0,1

2 Л f 0,7

где Кяод - коэффициент прямоугольности усилителя на уровне 0,1; 2 Л f од - полоса пропускания усилителя на уровне 0,1;

2 Л f oj - полоса пропускания усилителя на уровне 0,7.

Коэффициент прямоугольности показывает, во сколько раз полоса пропускания усилителя на уровне 0,1 шире полезной полосы пропускания на уровне 0,7.

В высокочастотных усилителях применяют избирательные полосовые фильтры, состоящие из системы индуктивно связанных между собой контуров.

В простейшем случае такой фильтр состоит из двух контуров L1C1 и L2C2 (рис. 3.30а).

Он обладает значительно лучшей прямоуго-льностью резонансной характеристики, чем одиночный контур и более высокой селективностью при малых расстройках.

Форма резонансной характеристики зависит от степени связи между контурами. При слабой связи (кривая 1) рис. 3.30б она напоминает ха-

2fnp = 76 МГц

fc

f3ep f

Рис. 3.31. Резонансная кривая контуров преселектора

рактеристику одиночного контура. При критическом значении связи (кривая 2), характеристика такая же, как у одиночного контура, но ее скаты значительно круче. При большой связи между контурами скаты характеристики идут еще круче (кривая 3), но на вершине появляется провал. Это, пожалуй, наилучшая форма характеристики, при условии, что провал не превышает уровня 0,7 (неравномерность не больше 3 дБ).

Двухконтурный полосовой фильтр не обеспечивает необходимую для телевизионного приемника селективность по соседнему каналу,

поэтому усилитель ПЧ на дискретных элементах состоит из нескольких каскадов с такими фильтрами. При последовательном включении каскадов, общая крутизна скатов увеличивается, а селективность, равная произведению селективности отдельных каскадов в относительных единицах или сумме селективностей в децибелах, возрастает.

Хорошей селективности в усилителях ПЧ добиваются с помощью пьезокерамических фильтров. Они обладают долговременной стабильностью и не требуют подстройки в процессе эксплуатации.

3.5.3 НАСТРОЙКА КОНТУРОВ РАДИОКАНАЛА

Перед началом настройки каскадов необходимо проверить и измерить параметры колебательных контуров. Это позволит предварительно их настроить вне усилителя. Если это не сделать, то осложнится настройка усилителя

(см. п. 3.4.2 и п. 3.4.3).

Предварительная настройка контуров

Лучше всего измерить параметры контуров при помощи куметра. При этом конденсатор переменной емкости куметра надо установить в положение, соответствующее полной емкости контура. На генераторе куметра устанавливают частоту, на которой контур будет работать в усилителе.

К зажимам куметра присоединяют катушку индуктивности, извлеченную из усилителя, и вращением (изменением положения ее сердечника) настраивают полученный контур в резонанс на рабочей частоте. Если только сердечником катушки добиться резонанса не удается, тогда устанавливают сердечник в среднее положение и достигают резонанса путем изменения частоты генератора куметра.

Если, при этом, резонансная частота значительно отличается от той частоты, на которой контур должен работать в каскаде, то следует изменить индуктивность катушки изменением числа витков. В случае, если различие частот невелико, можно установить катушку индуктивности в усилитель и считать контур предварительно настроенным.

Экраны контуров заметно влияют на их резонансную частоту, поэтому измерения нужно проводить, поместив катушку в аналогичный экран, либо учесть влияние экрана опытным путем (измерив резонансные частоты контура

с экраном и без него, вы будете знать, на сколько изменится резонансная частота контура из-за влияния экрана).

При измерениях следует обращать внимание не только на резонансную частоту, но и на добротность: она должна соответствовать заданной, иначе невозможно будет получить необходимые селективность и полосу пропускания устройства (см. п. 3.4.1).

Измеренная на куметре добротность контура всегда выше добротности, которой он будет обладать в усилителе. Чтобы правильно смакетировать на куметре контур усилителя, необходимо подключить к катушке индуктивности резисторы, имитирующие действие входных и выходных проводимостей транзисторов, а также других цепей усилителя (см. стр. 114).

Значения этих проводимостей можно рассчитать, а во время предварительной настройки контура на куметре помнить, что измеренная собственная добротность катушки индуктивности должна быть по крайней мере в 2 раза выше добротности контура усилителя. Экран отрицательно влияет на добротность контура.

Настройка элементов схем с колебательными контурами

Настройку контуров проводят в два этапа.

Сначала, при помощи генератора сигналов и электронного вольтметра, предварительно настраивают контуры на номинальную промежуточную частоту.

Затем снимают частотную характеристику устройства, анализируют ее и проводят окончательную подстройку контуров для получения

нужной формы характеристики и полосы пропускания.

Частотную характеристику можно получить либо при помощи высокочастотного генератора сигналов и электронного вольтметра, либо на экране измерителя частотных характеристик.

Генератор высокочастотных сигналов должен обеспечивать настройку частоты с точностью не хуже 1% и обеспечивать регулировку выходного напряжения от 1 мкВ до 1 В с точностью в несколько процентов.

Настройка каскадов по постоянному току

Когда катушки индуктивности проверены, приступают к установке режима транзисторов усилителя по постоянному току. Все колебательные контуры усилителя следует предварительно замкнуть накоротко перемычками.

Это исключит самовозбуждение и позволит правильно установить режимы транзисторов, поскольку самовозбуждение приводит к грубым ошибкам в измерениях режима по постоянному току.

Самовозбуждение

Рассмотрим самовозбуждение схемы на примере резонансного усилителя.

Резонансные усилители, особенно многокаскадные, склонны к самовозбуждению. Самовозбуждаются они из-за паразитных наводок между контурами, особенно между выходным и входным, обратной связи через общий источник питания.

Обнаружить самовозбуждение можно при помощи осциллографа или высокочастотного милливольтметра, включив их на выходе усилителя. Использование осциллографа предпочтительнее, так как показания милливольтметра иногда трудно расшифровать: он может регистрировать не самовозбуждение, а шум усилителя.

Осциллограф позволяет наблюдать форму колебаний, возникающих при самовозбуждении. Их легко отличить от шума: как правило, форма таких колебаний несинусоидальна, однако ярко выражает колебательный процесс, в то время как шум имеет хаотическую форму колебаний. Осциллограф часто позволяет определить примерную частоту колебаний самовозбуждения.

Если самовозбуждение возникает сразу же после включения питания усилителя и даже в отсутствие усиливаемого сигнала на его входе, это означает, что в усилителе сильная положительная обратная связь, чаще всего между выходным и входным колебательными контурами или через цепь питания.

В таком случае следует:

-улучшить цепи развязок по питанию (увеличить емкость конденсаторов фильтров);

-экранировать или разнести элементы колебательных контуров различных каскадов;

-поменять местами выводы катушек одного из контуров.

Если же усилитель самовозбуждается только при подаче на его вход сигнала, это означает, что положительная обратная связь недостаточна для самовозбуждения усилителя, и он работает как генератор с принудительной синхронизацией, причем генерация срывается при отключении синхронизирующего напряжения. Причины такого самовозбуждения те же, что и при сильных обратных связях.

Самовозбуждение может возникнуть и в том случае, если усилитель обладает слишком большим усилением, превышающим порог устойчивости. Причиной такого слишком большого усиления могут быть чрезмерно высокие добротности колебательных контуров. Поэтому, если не удается устранить самовозбуждение описанными здесь способами и добротность колебательных контуров усилителя не была измерена, то следует оценить добротности.

В случае очень больших добротностей их можно уменьшить путем шунтирования контуров резисторами, номиналы которых подбирают по срыву паразитной генерации. Однако подавлять таким способом самовозбуждение без предварительной оценки добротности контуров

н

о

Выхоб

Рис. 3.32. Схема резонансного усилителя