Широкополосный усилитель с линейной обратной связью Советский патент 1988 года по МПК H03F1/42 

4: го

СЛ

00

t1425807

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи, радиолокации, радиоастрономии для обеспечения предельной пороговой чувствительности в условиях высокого уровня внешних помех.

Цель изобретения - расширение полосы пропускаемых частот, уменьшение п отерь и нелинейных искажений, вносимых магнитным сердечником трансформатора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого широкополосного усилителя с линейной обратной связью.

0

Усилитель содержит транзистор 1, включенный по схеме с общей базой,и трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, а также первый и второй разделительные конденсаторы 5 и 6.

Усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал поступает в эмиттер транзистора 1 через первичную обмотку 3 трансформатора 2. Транзистор 1 обеспечивает усиление входного сигнала по мощности, трансформатор 2 5 обеспечивает формирование сигнала обратной связи и подачу его во входную цепь транзистора 1. Для известного устройства коэффициент усиления °по напряжению можно записать в виде

0

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах радиосвязи, радиолокации и радиоастрономии для обеспечения предельной пороговой чувствитель:ности в условиях высокого уровня внешних помех. Цель изобретения - расширение полосы пропускаемых частот, уменьшение потерь и нелинейных искажений, вносимых магнитным сердечником трансформатора. У-ль содержит транзистор 1, включенный по схеме с общей базой, и трансформатор 2 с.первичной и вторичной обмотками 3 и 4, а также разделительные конденсаторы 5 и 6. Входной сигнал поступает на эмиттер транзистора 1 через обмотку 3 трансфор- . матора 2. При этом транзистор 1 обеспечивает усиление входного сигнала по мощности, а трансформатор 2 обеспечивает формирование сигнала обратной связи и подачу его во входную цепь транзистора 1. Б данном у-ле ток намагничивания трансформатора 2 замыкается в контуре через переход эмиттер - коллектор транзистора 1, сопротивление которого очень мало и почти не ответвляется в нагрузку. Цель достигается за счет уменьшения влияния магнитного сердечника на частотные, нелинейные, шумовые и усилитель- 2 ные параметры у-ля. 1 ил. ел

и Ё

п

т+гй;+5и1;;тгк-;;+б +з зс;+гзоь 7- 7й гт+5Н7-

30

де а - коэффициент передачи транзистора 1 по току; п - коэффициент трансформации

трансформатора 2; иВ, - сопротивления источника сигнала и нагрузки; проводимость потерь в магнитном сердечнике трансфор матора 2;

выходная емкость усилителя; приведенная индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора 2; L - индуктивность намагничивания

вторичной обмотки трансформа тора -2.

Усилитель согласован и обеспечиват максимальное усиление по мощности р, равное

S. L. 35

45

,t

Kp(l+an)( , при условии согласования

НгИ+RHgL) г, Ё ГТ+ап7

в полосе пропускания от нижней граничной частоты Гь

мин

вых

l + {R+JOl) + ( ( ) (1+nf ( l.+апГ

п

з зс;+гзоь 7- 7й гт+5Н7-

(1)

f « Й. мин -iiL

(4)

I

30

35

45

50

55

40 верхней граничной частоты

(5)

г - 1макс-21гЪ5

Тогда полоса пропускания |Ь равна

а макс RrLru (an+l)L|u/,

ft- .-sos-f и-пгт °

МИН S

Соотношения (4), (5) и (6) обеспечиваются соответствующей конструкцией трансформатора 2 и внешними реактивными элементами коррекции. Из (6) следует, что при заданном Кр, т.е. при заданном п, полоса пропускания определяется только параметрами трансформатора 2 и не зависит от глубины обратной связи. В силу этого свойства нелинейные искажения и потери в магнитном сердечнике также не ослабля ются обратной связью. Более того, с уменьшением L, т.е. с ростом Мйхс все характеристики усилителя ухудшаются.

Дпя предлагаемого широкополосного усилителя с линейной обратной связью коэффициент i усиления записывается в виде

1+п

( ( ) (1+nf ( l.+апГ

(7)

Широкополосный усилитель с линейной обратной связью согласован и обеспечивает усиление по мощности Кр, равное

Кр(И-ап) +Вмеи(1-а)1 при условии согласования

(n+lf

.(.-аДЦ111-.

в полосе пропускания от f

миц

-и 5 Г; до f,

макс

Rr i-n+1

(11)

(i l 5т;Ь5 п 57с,к„

Тогда полоса пропускания равна

1

fx макс RrL,(n+l) ( l+an)L,u / ,

f;;; - )

Сопоставление (1)..,(б) и (7)... (12) показывает, что при использовании в известном и предлагаемом широкополосных усилителях с линейной обратной связью одинаковых трансформаторов, транзисторов и сопротивлений . нагрузки Кц, а также при одинаковых выходных емкостях Сц оба усилителя дают одинаковое номинальное усиление Кр и одинаковые значения верхней ,граничной частоты макс« Однако нижняя граничная частота ( 10) и потери усиления (8) уменьшаются в (1-а) раз, а величина 1(12) растет в

(1-а) раз. Поскольку (1-а)«1, изменение полосы оказывается очень большим: на один-два порядка-, чем и достигается положительный эффект изобретения. Более того, известно, что с уменьшением частоты а растет и (1-ia.) падает. Это обстоятельство приводит к еще большему расширению полосы и уменьшению потерь.

Физическая причина столь существенного отличия предлагаемого широкополосного усилителя с линейной обратной связью от известного объясняется разрывом одного и появлением совершенно другого замкнутого контура, в котором протекает ток чивания трансформатора 2. В известном

«устройстве этот ток протекает в замк нутом контуре, образованном вторич- ВНИИПИ Заказ 4782/54

5807

10

15

20

25 Q

ной обмоткой трансформатора 2 и сопротивлением нагрузки, В предлагаемом широкополосном усилителе с линейной обратной связью этот же ток замыкается через переход эмиттер - коллектор транзистора 1, сопротивление . которого равно Ец(1-а), т,е. очень мало, и почти не ответвляется в нагрузку. В силу этого влияние магнитного сердечника на частотные, нейные, шумовые и усилительные параметры уменьшается в (1-а) раз . Из приведенного также следует, что в предлагаемом широкополосном усилителе с линейной обратной связью сравнительно с известным полоса пропускания увеличивается и за счет роста мсткс во-первых, уменьшается величина С ц, поскольку приведенная емкость вторичной обмотки 4 трансформатора 2 также уменьшается в (1-а) раз (в соответствии с (1) это ведет к росту ), во-вторых, обычно появляется большой запас в величине f , допустимых потерях и нелинейных искажениях в магнитном сердечнике, поскольку имеется возможность уменьшить размеры и число витков обмотки трансформатора 2, что ведет к росту ,, либо, при неизменной Гд,с,, уменьшить Гддич

25

40

45

50

55

Формула изобретения

Широкополосный усилитель с линей ной обратной связью, содержащий транзистор, включенный по схеме с общей базой,и трансформатор, при этом начало первичной обмотки трансформатора является входом широкополосного усилителя с линейной обратной связью, конец подключен к эмиттеру транзистора через первый разделительный конденсатор, начало вторичной обмотки трансформатора соединено с коллекто -- ром транзистора через второй разделительный конденсатор и является выходом широкополосного усилителя j линейной обратной связью, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускаемых частот, уменьшения потерь и нелинейных искажений, вносимых магнитным сердечником трансформатора, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с началом первичной обмотки. Тираж 928 Подписное