Конспект лекций для студентов 4 курса дневного отделения специальности 210401. 65 «Физика и техника оптической связи»

Усилители с одноконтурными каскадами, настроенными
на одну частоту


Рассмотрим многокаскадный усилитель, у которого каждый каскад содержит одиночный контур, причем контуры разных каскадов настроены на одну частоту, которая является номинальной промежуточной частотой.
Общее усиление многокаскадного усилителя определяется перемно­жением коэффициентов всех каскадом при одинаковых частотах. Считая каскады одинаковыми, получим:


, (6.4)


а резонансный коэффициент усиления


. (6.5)


Следовательно,
. (6.6)

При условии выражение (6.6) примет вид

. (6.7)
При неравномерности полоса прорускания


(6.8)
При неравномерности


, (6.9)

где - полоса пропускания каждого каскада; - функция числа каскадов, определяемая выражением

. (6.10)


Из формулы (6.9) видно, что для получения заданной полосы пропус­кания надо расширить полосу каждого каскада. Для этого затухание каждого контура выбирают равным


. (6.11)


Коэффициент прямоугольности частотной характеристики усилителя


(6.12)
зависит от числа каскадов. У однокаскадного усилителя .
С ростом числа каскадов прямоугольность улучшается, однако воз­можности улучшения ограничены. Так, при .
Фазовая характеристика многокаскадного усилителя .
В узкополосных усилителях нетрудно получить большое усиление. Оно ограничено условием устойчивости усиления (см. раздел V). В рассмотренном режиме коэффициент усиления в некоторых пределах не зависит от емкости контура. Действительно, при увеличении емкости до определенного критического значения уменьшается резонансное сопротивление , одновременно должны быть увеличены коэффициенты


т и п так, чтобы коэффициент усиления оставался неизменным, пока . Поэтому в узкополосных усилителях без ущерба для усиления емкость контура можно увеличивать, что полезно для повышения стабильности.
В широкополосных усилителях обычно . При этом (6.5) можно представить в виде

(6.13)
,

где . (6.14)

Из (6.13) видно, что коэффициент усиления тем меньше, чем больше емкость контура и полоса частот, поэтому в широкополосных усилителях трудно получить большое усиление. Уменьшение емкости ограниченно величиной , а также соображениями стабильности показателей усилителя.
Из (6.13) и (6.14) видно, что коэффициент усиления двояко зависит от коэффициента включения п. Оптимальное значение определяется следующим выражением


. (6.14)


Дальнейшее расширение полосы пропускания усилителя можно получить шунтированием контура резистором .
Преобразуем (6.13) с учетом (6.9):


. (6.15)

З десь - коэффициент усиления одного каскада с полосой пропускания, заданной для многокаскадного усилителя; . Множитель показывает, что с увеличением числа каскадов при неизменной полосе пропускания коэффициент усиления каждого каскада уменьшается, так как для сохранения заданной полосы пропускания приходится увеличивать затухание контуров каждого каскада пропорционально в соответствии с (6.16). При увеличении числа каскадов N коэффициент усиления вначале растет. Когда число каскадов превысит некоторое критическое значение, коэффициент усиления начнет уменьшатся. Поэтому в широкополосных усилителях с одинаково настроенными контурами большое усиление при заданной полосе пропускания не всегда достижимо. Большое произведение коэффициента усиления

на полосу пропускания можно обеспечить в усилителях _с взаимно расстроенными каскадами или с полосовыми фильтрами.