2.5. Устойчивость усилителей радиосигналов

Наличие отрицательной проводимости G_oс может привести к самовозбуждению усилителя радиосигналов. Полная эквивалентная проводимость контура L1C1 (рис. 2.3) равна

Y_э1 = Y₁₁+ Y_{конт 1} + Y₁ = G_э1+ jB_э1, (2.22)

где Y_{конт 1} – собственная проводимость контура L1C1.

Условием самовозбуждения являются равенства

B_э1+ B_oc= 0, G_э1+ G_oc= 0, (2.23)

первое из которых соответствует условию баланса фаз, второе – условию баланса амплитуд. Усилитель не будет самовозбуждаться, если проводимость контура на его входе с учетом обратной связи будет положительная, то есть G_э1+ G_oc > 0.

Отсутствие самовозбуждения еще не означает неизменность показателей УРС при наличии дестабилизирующих факторов: изменения режимов питания, температуры, влажности.

Для оценки устойчивости усилителей вводится понятие коэффициента устойчивости УРС:

k_y = (G_э1 + G_oc)/G_э1. (2.24)

Если k_у = 0, то усилитель радиосигналов может самовозбудиться. При k_у = 1 обратная связь отсутствуёт, что соответствует максимальной устойчивости УРС. Обычно принимают k_у = 0,8–0,9. При этом изменение коэффициента усиления и полосы пропускания под действием обратной связи не должно превышать 10–20 %.

Определим условия устойчивости УРС с заданным запасом устойчивости. Подставив (2.20) в (2.24), получим

k_у = 1 + (R_э2/G_э1) Y₂₁Y₁₂ (cosφ + ξsinφ) / (1 + ξ²). (2.25)

После соответствующих преобразований из (2.25) имеем

(2.26)

где .

Учитывая, что К_U = –Y₂₁/ G_э2 (см.(2.11) и (2.14)), из (2.26) получим выражение для устойчивого коэффициента усиления К_{U уст} по напряжению:

К_{U уст} . (2.27)

Устойчивость УРС обеспечивается, если K_U < К_{U уст}. При идентичных контурах L1C1 и L2C2, а также при Y₁ = Y₂, (2.27) примет вид

К_{U уст} . (2.28)

Для получения большего устойчивого усиления усилительный прибор надо выбирать с максимальным отношением |Y₂₁| / |Y₁₂|. Это отношение характеризует одновременно усилительные способности прибора и паразитную обратную связь.

Учитывая, что максимальное значение выражения

запишем (2.27) в форме

К_{U уст} (2.29)

Рис. 2.5. Схема УРС с цепью нейтрализации (конденсатор C_N)

При значении имеем

К_{U уст} . (2.30)

Подставив (2.3) и (2.4) в (2.30) с учетом того, что , а , получим

К_{U уст} . (2.31)

Как следует из (2.31), максимально устойчивый коэффициент усиления УРС определяется отношением крутизны S к величине емкости С_к коллекторного перехода усилительного прибора. Так, увеличить допустимый максимально устойчивый коэффициент усиления можно путемнейтрализации действия внутренней обратной связи внешними цепями. На рис. 2.5 приведена принципиальная схема усилителя радиосигналов с цепью нейтрализации, которая выполнена с помощью конденсатора С_N.