3.5.2 Усилители промежуточной частоты
Усилители промежуточной частоты (УПЧ) усиливают сигнал промежуточной частоты до величины необходимой для нормальной работы детектора. УПЧ обеспечивают основное усиление приемника и избирательность по соседнему сигналу.
При ограниченной ширине спектра сигнала идеальным был бы усилитель с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой. Однако практическая реализация такого приемника невозможна.
Для оценки УПЧ используются те же характеристики, что и для УРС: коэффициент усиления; избирательность; коэффициент шума; искажения и устойчивость работы.
3.5.3 Схемы избирательных усилителей
Принципиальные электрические схемы не перестраиваемых УРС и УПЧ аналогичны. Они могут быть построены на транзисторах различных видов, а также на микросхемах. Отличие УРС от УПЧ состоит в частоте настройки резонансной нагрузки. В УРС избирательная нагрузка настроена на частоту принимаемого сигнала, а в УПЧ – на промежуточную частоту. Для приема рассмотрим некоторые схемы УРС (УПЧ).
Резонансный усилитель с общим эмиттером
Рисунок 3.16 - Резонансный усилитель с общим эмиттером
На рисунке 3.16 задействована схема избирательного усилителя на биполярном транзисторе с автотрансформаторным подключением контура к коллектору транзистора и к входу следующего каскада.
Отличительной особенностью такого усилителя является возможность получения большого коэффициента усиления по мощности.
На рис. 3.17 представлена схема усилителя на полевом транзисторе с трансформаторной связью стока с контуром.
Рисунок 3.17 - Усилитель на полевом транзисторе с трансформаторной связью стока с контуром
Резонансный усилитель по схеме с общей базой представлен на рис. 3.18.
Рисунок 3.18 - Резонансный усилитель по схеме с общей базой
В данной схеме
база транзистора заземлена с помощью
конденсатора
.
Особенностью схемы является:
полярность входного и выходных сигналов одинаковы, т.е. схема с общей базой не инвертирует полярность входного сигнала, как это происходит в схеме с общим эмиттером;
ток, протекающий по цепи коллектор-эмиттер, является общим как для выходного (нагрузочного) контура, так и для входного. Этот ток создает на входном контуре падение напряжения, по фазе противоположное входному напряжению. Таким образом, в схеме с общей базой имеет место сильная отрицательная обратная связь по току. Это приводит к увеличению входной проводимости схемы, т.е. входное сопротивление схемы уменьшается. Согласно [7] можно считать, что
.
при одинаковых условиях усилитель с общей базой имеет одинаковый коэффициент усиления по напряжению со схемой с общим эмиттером;
коэффициент усиления номинальной мощности усиления с общей базой меньше чем у усилителя с общим эмиттером;
усилитель по схеме с общей базой обеспечивает большей коэффициент устойчивого усиления по сравнению со схемой с общим эмиттером. Другими словами, каскад с общей базой может работать на более высокой частоте по сравнению с каскадом с общим эмиттером, обеспечивая при этом одинаковый с ним коэффициент усиления по напряжению.
Каскодная схема усилителя представлена на рисунке 3.19.
С целью повышения коэффициента устойчивого усиления разработаны различные варианты каскодных схем усилителей радиосигналов (в том числе и УПЧ).
Наиболее распространенной и лучшей по своим показателям является схема «общий эмиттер – общая база» (ОЭ-ОБ), представленная на рисунке 3.19.
Рисунок 3.19 - Каскодная схема усилителя
В этой схеме транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а VT2 по схеме с общей базой.
Первый каскад нагружен низким входным сопротивлением схемы с общей базой [3,5,7]. Коэффициент усиления по напряжению каскада с ОЭ равен
.
Как правило, в
таких схемах используются однотипные
транзисторы. Тогда
,
а
.
Следовательно, паразитная положительная обратная связь в этом каскаде значительно ослаблена.
Коэффициент усиления по мощности каскада с ОЭ составляет
.
Поскольку
,
а
,
то следует ожидать что
.
Тогда коэффициент шума схемы ОЭ-ОБ
за счет большого
значения
будет незначительным и стремится к
.
Таким образом схема ОЭ-ОБ является малошумящей и имеет высокий частотный потолок.