Резонансный усилительный каскад умеренно высоких частот

В диапазоне умеренно высоких частот (f < 300 МГц) для описания свойств усилительных каскадов удобно использовать систему Y-параметров, в которой уравнение линейного 4-полюсника записывается в виде (5.1)

(5.1)

где , и , -напряжения и токи на входе и выходе 4-полюсника соответственно,

- параметры в режиме короткого замыкания по входу и выходу 4-полюсника.

Наиболее общая схема резонансного каскада может быть представлена в виде (Рис. 5.1).

Рис.5 1

На рисунке представлена схема резонансного усилителя, в которой к контуру LC частично подключены как выход транзистора VT₁, так вход следующего каскада на транзисторе VT₂. В обоих случаях применяется автотрансформаторная связь. Однако в таком усилителе указанные связи могут быть реализованы и другим известным способом, например, трансформаторным.

Элементы R₁, R₂, , применяются для задания режима работы активного элемента VT₁по постоянному току. Необходимая фильтрация по питанию осуществляется фильтром R_ф, C_ф. Расчет этих элементов производится аналогично, как это делается для апериодических усилителей. Поэтому вопросы задания рабочей точки резонансных усилителей здесь не рассматриваются.

Рис.5 2

Независимо от типа связи усилительного прибора с резонансным контуром резонансный усилитель можно представить в виде следующей эквивалентной схемы (Рис. 5.2).

Из представленной эквивалентной схемы следует, что

(5.2)

При использовании двойной автотрансформаторной связи проводимость нагрузки может быть представлена как

, (5.3)

где , .

Коэффициент усиления по напряжению можно получить, если использовать выражения (5.1) и (5.2). С учетом этих выражений можно получить

(5.4)

Из последнего выражения можно получить

(5.5)

Откуда получаем

, (5.6)

где - полная эквивалентная проводимость контура.

Резонансные свойства каскада определяются частотной характеристикой проводимости ,а последняя соответствует резонансной характеристике колебательного контура LC. Эквивалентное сопротивление колеба­тельного контура, включенного в коллекторную цепь транзистора можно представить следующим образом

(5.7)

Полное эквивалентное сопротивление контура можно представить

, (5.8)

где - обобщенная расстройка контура.

Коэффициент усиления каскада на резонансной частоте можно представить как

, (5.9)

где .

- коэффициент трансформации от выхода первого активного элемента до входа следующего.

С учетом этого для резонансного каскада получим следующее выраже­ние для коэффициента усиления

(5.10)

По структуре полученная формула соответствует формуле для опреде­ления коэффициента усиления апериодического каскада, только в качестве нагрузки в последнем используется резонансный контур.