ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ РАДИОЧАСТОТЫ 1 ПЛАН ЛЕКЦИИ Свойства

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ РАДИОЧАСТОТЫ 1

ПЛАН ЛЕКЦИИ Свойства УРЧ; Принцип работы транзисторов; Принципиальная схема резонансного усилителя; Цепи протекания в УРЧ. 2

ЛИТЕРАТУРА Радиоприемные устройства. Под ред. А. П. Жуковского. - М. : Высшая школа. 1989, 455 с. Радиоприемные устройства. Под ред. Н. Н. Фомина. - М. : Радио и связь. 2003, 512 с. Радиоприемные устройства. Под ред. Головина В. И. – М. : Радио и связь, 2003, 559 с. Достиярова А. М. Радиотехнические устройства. Т. 1 – Уч. пособие. – Каз. АТК, 2011. 3

УРЧ должен: - усиливать полезный сигнал; - снижать коэффициент шума РПУ, тем самым повышая чувствительность; - обеспечивать избирательность по зеркальному каналу. УРЧ на лампах и БТ применяют на частотах до 10 000 МГц. УРЧ на ПТ применяются на частотах до 150 МГц.

КЛАССИФИКАЦИЯ УРЧ 1. По частотному диапазону (УВЧ и СВЧ) 2. По способу настройки (фиксированная частота и диапазонные) 3. По виду схемы (однотранзисторные (ОЭ, ОИ, ОБ, ОЗ); каскадные (ОЭ-ОБ, ОИ-ОЗ) и смешанные (ОЭ-ОИ, ОБ-ОЗ) 5

СВОЙСТВА УРЧ 1. Среди однотранзисторных схем на БТ на УВЧ применяется схема с ОЭ, т. к. позволяет получить максимальное усиление по мощности при небольшом уровне шумов. 2. УРЧ с ОБ имеет максимальное усиление из-за малого входного сопротивления. Но с ростом частоты Rвх УРЧ с ОЭ падает, поэтому на ВЧ УРС с ОБ также эффективен. 3. Среди УРЧ на ПТ распространена схема с ОИ, т. к. позволяет улучшить коэффициент шума приемника. 4. Схема УРЧ с ОЗ аналогична УРЧ с ОБ. 6

СВОЙСТВА УРЧ 5. Среди каскадных УРЧ лучше схемы ОЭ-ОБ и ОИОЗ, т. к. можно изменять Rвх схемы и крутизну ВАХ транзистора. 6. Среди смешанных схем лучше ОИ-ОБ и ОИ-ОЭ, т. к. они обеспечивают высокое усиление по мощности (ПТ дает большое усиление по току, БТ – по напряжению). 7

Биполярный транзистор

Основой БТ служит пластинка полупроводника германия или кремния, в которой основными носителями тока являются электроны. Это отрицательный электрод прибора или электрод n-типа (n - «негатив» ). В объеме такого полупроводника созданы искусственно две области, основными носителями тока в которых служат положительные электрические заряды, называемые «дырками» . Это положительные электроды прибора или области р-типа (р - «позитив» ). Пластинка полупроводника n-типа и созданные в ней две области pтипа образуют транзистор структуры р-n-р 9

Если, наоборот, пластинка полупроводника p-типа, а созданные в ней области n-типа, такой транзистор имеет структуру n-р-n. Независимо от структуры транзистора пластинку полупроводника называют базой (б), противоположную ей по электропроводности область меньшего объема — эмиттером (э), другую область большего объема — коллектором (к). Переход между эмиттером и базой называют эмиттерным переходом, между коллектором и базой — коллекторным. 10

Стрелка эмиттера символизирует направление тока через транзистор. Электродом, управляющим током через транзистор, является база: поданное на нее напряжение создает в цепи база — эмиттер ток базы Iб, который изменяет ток цепи эмиттер — коллектор, называемый током коллектора Iк. Чем больше изменение напряжения и тока базы, тем значительнее изменения коллекторного тока транзистора. Это свойство транзисторов и используют в приемниках для усиления принятых сигналов. 11

Усилительные свойства транзистора характеризуют статическим коэффициентом передачи тока h 21 э и выражают числом, показывающим, во сколько раз изменяется ток коллекторной цепи при изменении тока базовой цепи. Практически можно считать, что статический коэффициент передачи тока равен частному от деления тока коллектора на ток базы, то есть Чем больше h 21 Э транзистора, тем большим может быть усиление сигнала. 12

Схема усилительного каскада на транзисторе структуры р-n-р 13

ПРИНЦИП РАБОТЫ УРЧ напряжение источника питания UИ. п. подается на коллектор транзистора через его нагрузку Rн. Резисторы Rб 1 и Rб 2 образуют делитель напряжения источника питания, создавая на базе транзистора небольшое начальное напряжение смещения. Благодаря напряжению смещения транзистор открывается и в его коллекторной цепи появляется ток Iк, обусловливающий работу транзистора в режиме усиления. Чем больше коэффициент h 21 Э транзистора, тем меньше должно быть сопротивление резистора Rб 1 этого делителя. 14

ГРАФИКИ РАБОТЫ УРЧ Пока на вход усилителя сигнал не подается, в коллекторной цепи течет ток покоя, соответствующий установленному режиму работы транзистора (участок 0 — а). С появлением на входе усилителя напряжения сигнала UBX в цепи Б-Э появляется слабый переменный ток, управляющий значительно большим коллекторным током Iк: при отрицательных полупериодах на базе коллекторный ток увеличивается, а при положительных — уменьшается. Происходит усиление. 15

ГРАФИКИ РАБОТЫ УРЧ Резистор Rэ является элементом термостабилизации работы транзистора. Дело в том, что коллекторный ток транзистора зависит от температуры окружающего воздуха: с повышением температуры он увеличивается, а с понижением — уменьшается. Это явление, свойственное транзисторам, приводит к нестабильной работе приемника в различных температурных условиях. 16

ГРАФИКИ РАБОТЫ УРЧ Один из способов компенсации этого недостатка транзистора — включение в его эмиттерную цепь резистора, создающего между эмиттером и базой отрицательную обратную связь по постоянному току. В этом случае с увеличением коллекторного тока при повышении температуры окружающего воздуха увеличивается и падение напряжения на резисторе Rэ. При этом начальное отрицательное напряжение смещения на базе относительно эмиттера уменьшается, соответственно уменьшается и коллекторный ток. И наоборот, с понижением температуры окружающей среды напряжение на эмиттерном резисторе уменьшается, а смещение на базе и управляемый ею ток коллектора автоматически увеличиваются. 17

РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ 18

ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ В УСИЛИТЕЛЯХ Наличие внутренней обратной проводимости в усилительных приборах, связывающей входные и выходные цепи каскадов. Связь через общие источники питания нескольких каскадов усиления. Индуктивные и емкостные обратные связи, возникающие между монтажными проводами, катушками и другими деталями усилителя. 19

Благодарю за внимание! 20