RF-förstärkare på ett chip. Högfrekventa förstärkare på mikrokretsar. Fig. 10. RF-förstärkarsteg

Ryska federationens utbildningsministerium

Moskvas institut för fysik och teknik
(State University)

Institutionen för radioteknik

Bipolär RF-förstärkare
transistor

Laboratoriearbete
på kursen i radioteknik

Moskva 2003

UDC 621.396.6

Bipolär transistor radiofrekvensförstärkare.
Laborationer i takt med Radioteknik/komp.
. - M.: MIPT, 2003. - 24 sid.

statliga universitetet), 2003

1. Inledning 4

2. Kaskad på en bipolär transistor med OE 5

2.1. Schematiska diagram av kaskaden 5

2.2. Parametrar och egenskaper för kaskad 6

2.3. Val av kaskadparametrar i multikanal
förstärkare 11

3. Självexcitering URC 13

4. Kaskod 15

4.1. Schematiska diagram 15

4.2. Parametrar och egenskaper för krets 16

5. Experimentell utvärdering av output och input
impedanskaskad URF 17

6. Uppgift 19

6.1. Kretsar under studie 19

6.2. Beräkning av kaskader 20

6.3. Mätningar och forskning 21

Referenser 23

1. Introduktion

Radiofrekvensförstärkare (URCh) används ofta i olika enheter. Oftast används de som ingångsblock för radiomottagare för frekvensfiltrering av en användbar signal från störningar och för att öka dess amplitud. I sådana fall överskrider signalspektrumets centrala frekvens som regel avsevärt spektrumbredden, och då fungerar URF som ett aktivt bandpassfilter. Det finns ett betydande antal scheman som liknar URF, som innehåller ett annat antal förstärkningselement och frekvensselektiva kretsar. RFP:n kan innehålla ett enda steg, eller det kan vara flersteg.

URC beskrivs vanligtvis av följande parametrar och egenskaper:

– resonans (central) frekvens för den förstärkta sektionen av inspänningsspektrumet,

– resonansförstärkning https://pandia.ru/text/78/219/images/image003_71.gif" width="23" height="23 src=">

– bandbredd https://pandia.ru/text/78/219/images/image005_58.gif" width="40" height="23">

– ingångsimpedans https://pandia.ru/text/78/219/images/image007_51.gif" width="81" height="21">

– utgångsimpedans https://pandia.ru/text/78/219/images/image009_42.gif" width="97" height="21">

– amplitud-frekvens- och fas-frekvenskarakteristika (AFC och PFC).

Syftet med detta laboratoriearbete är att teoretiskt studera, beräkna, montera på en individuell skiva och experimentellt undersöka de enklaste varianterna av RF. Dessa är en resonantkaskad på en bipolär transistor ansluten enligt en gemensam emitterkrets (CE), en kaskokrets på två transistorer med en oscillerande krets och en tvåstegs UFC bildad av en seriekoppling av de namngivna kaskaderna.

2. Kaskad på en bipolär transistor med OE

2.1. Schematiska diagram av kaskaden

På fig. 1a) visar ett kopplingsschema över kaskaden hos en resonansförstärkare baserad på en bipolär transistor med en OE med en delvis påslagen krets som kollektorlast och med seriematning av kollektorkretsen. På fig. 1b) ges ett diagram över en liknande kaskad med parallell tillförsel av kollektorkretsen.

https://pandia.ru/text/78/219/images/image012_34.gif" width="21" height="25"> in i strömkällan, och den variabla komponenten skickas förbi källan genom kondensatorn. minskar oönskad återkoppling mellan flera kaskader av URF, som drivs från en enda källa Som impedans används en choke (en spole med stor induktans), ett motstånd eller en seriekoppling av en choke och ett motstånd.

2.2. Parametrar och egenskaper för kaskaden

Parametrarna och egenskaperna för alla radiotekniska enheter som beskriver dess egenskaper hittas vanligtvis genom att kompilera och analysera motsvarande krets för denna enhet. För RF-kaskaden använder vi en ekvivalent krets för växelström, som innehåller modeller av signalkällan, RE och last. Låt oss föreställa oss signalkällan som en enkel spänningsgenerator med EMF och intern resistans ..gif" width="125" height="24 src="> där R– slingomkopplingskoefficient, – ekvivalent slingresistans, – generaliserad frekvensavstämning, https://pandia.ru/text/78/219/images/image024_23.gif" width="17" height="13 src=">1 - kretsens inneboende kvalitetsfaktor, är resonansfrekvensen, är slingförlustresistansen kopplad i serie med induktansen.

Låt oss först beskriva egenskaperna hos kaskaden med en ideal transistor, där -parametrarna inte beror på frekvensen och är lika: och https://pandia.ru/text/78/219/images/image033_15.gif = ">.jpg" width="397" height="85 src=">

Baserat på analysen av detta schema är det lätt att visa att den övervägda kaskaden har:

– resonansfrekvens https://pandia.ru/text/78/219/images/image037_13.gif" width="99" height="43"> (1)

var är transkonduktansen för transistorn,

– resonansförstärkning https://pandia.ru/text/78/219/images/image044_11.gif" width="91" height="23 src=">

är ingångsimpedansen

– utgångsimpedans till vänster om punkterna https://pandia.ru/text/78/219/images/image048_11.gif" width="73" height="23 src=">

– AFC och PFC ges av frekvensens beroende av modul och argument för uttryck (1).

Samtidigt, för en riktig transistor, beror -parametrarna på frekvensen. I detta arbete kommer vi endast att ta hänsyn till den så kallade första approximationen av detta beroende, som är giltig för frekvenser som inte överstiger flera värden på den övre gränsfrekvensen för transistorns strömförstärkning och har följande form:

https://pandia.ru/text/78/219/images/image053_10.gif" width="156" height="45 src=">

https://pandia.ru/text/78/219/images/image055_10.gif" width="157" height="45 src=">

Här är tidskonstanten för framåt https://pandia.ru/text/78/219/images/image058_8.gif" width="128" height="23"> är basens volymmotstånd, är tidskonstanten av den omvända baskollektorövergången. Denna approximation motsvarar transistorns fysiskt klara U-formade ekvivalenta krets (Giacollettos krets), när den används tar kaskadens ekvivalenta krets den form som visas i fig. 3.

I den här kretsen, i frekvensområdet för användning av URF, kan du ignorera motståndet https://pandia.ru/text/78/219/images/image063_9.gif" width="32" height="23 src=" >. KT315 vid en frekvens på 1 MHz, en kapacitans i storleksordningen tre picofarads har en impedans på 50 kOhm, och värdet är enheter av MΩ..gif" width="49" height="23">

Med tanke på ovanstående, resultaten av analysen av kretsen som visas i fig. 3 reduceras till följande.

Utgångskonduktiviteten för den del av kaskaden som ligger till vänster om K-linjen – E, hittat, till exempel, som ett resultat av att använda Norton-satsen, är lika med

https://pandia.ru/text/78/219/images/image067_8.gif" width="181" height="47 src=">

Därför shuntas kaskadens utgångskrets i detta fall av transistorns resistansutgångsresistans och utgångskapacitansen, värdena som beror på transistorns parametrar, signalkällans utgångsresistans och frequency..gif" width="25" height="23 src=">.gif" width ="43" height="21"> vi har ordningen tiotals kOhm och ordningen flera, och med ordning av enheter av kOhm får vi ordningen på (bråk-enheter) kOhm, och https://pandia.ru/text/78/219/images/image063_9 .gif" width="32" height="23">.

Från den ekvivalenta kretsen för kaskaden som visas i Fig..gif "width="32" height="23">, är lika med var är impedansen för den laddade utgångskretsen " width="136" height="23 src= ">.gif" width="29" height="23 src="> Multiplicera och dividera uttrycket för med det komplexa uttrycket får vi var ,

Det följer att ingångsimpedansen för kaskaden mellan B–E-punkterna ges av kretsen som visas i fig. 4a), där https://pandia.ru/text/78/219/images/image090_6.gif" width="19" height="21 src="> är en parallellkoppling av motstånd och https://pandia. ru/ text/78/219/images/image094.jpg" width="265" height="97">Fig. fyra

För transistorer med mycket låga resistanser är elementen och praktiskt taget ingångsresistansen för hela kaskaden. Vid stora värden eller i närvaro av ett extra motstånd https://pandia.ru/text/78/219 /images/image100_5.gif" width="45 height=15" height="15"> kaskadparametrarna kan hittas av lämplig omräkningskrets som visas i fig. 4a), in i kretsen som visas i fig. 4a. 4b), enligt formlerna

https://pandia.ru/text/78/219/images/image102_5.gif" width="184" height="43 src=">

var

(I förbigående noterar vi det för frekvenserna< относительная расстройка имеет знак минус и величина сопротивления https://pandia.ru/text/78/219/images/image010_42.gif" width="24 height=17" height="17">-krets av något tidigare steg genom ingångsimpedansen för det efterföljande steget, resonansfrekvensen och förstärkningen för det shuntade steget faller, och bandbredden expanderar. Samtidigt bör en korrekt utformad kaskad ge de angivna värdena för hela förstärkaren och den maximala förstärkningen för varje kaskad https://pandia.ru/text/78/219/images/image108.jpg

För att tillhandahålla den erforderliga bandbredden för kaskaden, bör kvalitetsfaktorn för dess laddade krets vara lika med https://pandia.ru/text/78/219/images/image111_4.gif" width="61" height="23 src =">.gif" width ="20" height="23 src="> måste uppfylla villkoret

https://pandia.ru/text/78/219/images/image114_3.gif" width="20" height="21"> och koefficienter för anslutning till kretsen från utgångssidan av UE-steget och från ingången sida av 2:a etappen, respektive .

Resonansförstärkningen av kaskaden från dess ingång till ingången för den andra kaskaden är lika med

. (3)

Från uttryck (2) och (3) under villkoret hittas de erforderliga (optimala) värdena för anslutningskoefficienterna

https://pandia.ru/text/78/219/images/image119_4.gif" width="101" height="28 src="> (4)

var

En kaskad med dessa kopplingsfaktorer kallas ibland optimalt matchad. Värdet på den maximala resonansförstärkningen för det matchade steget är lika med

https://pandia.ru/text/78/219/images/image124_4.gif" width="133" height="43 src=">.gif" width="176" height="43 src=">. gif" width="103" height="24"> - kretsens totala kapacitans, som ger resonansfrekvensen för kaskaden, lika med induktansen för kretsens spole. Från dessa relationer får vi följande formler för bestämma kapacitansvärdena och https://pandia.ru/text/78 /219/images/image133_3.gif" width="119" height="24">

3. Självexcitering URC

Självexcitering av UFC uppstår när det finns en positiv feedback i den. Det finns tre kanaler för sådan kommunikation. En av dem är anslutningen av kaskader genom en gemensam strömkälla. För att minska denna anslutning är kaskaderna "kopplade" med hjälp av filterelement och https://pandia.ru/text/78/219/images/image138_3.gif" width= "41" höjd ="23 src=">

Låt oss överväga villkoren under vilka UFCs självexcitering uppstår just på grund av den namngivna kapacitansen. För första gången hittades de av den ryske vetenskapsmannen Vladimir Ivanovich Siforov redan i en tid präglad av rörradioteknik. visade att en enda kaskad av en resonant URF endast kan exciteras om det finns en induktiv komponent i dess ingångsimpedans. En sådan komponent uppträder till exempel i närvaro av en andra oscillerande krets vid ingången till kaskaden. En liknande situation uppstår i en flerstegs UFC, där rollen för ingångskretsen för varje kaskad, med början från den andra, spelas av utgångskretsen för den föregående kaskaden.

På fig. 6 visar en förenklad ekvivalent krets av en kaskad med två identiska kretsar, som representeras i den av tvåpoler med impedanser dessa kretsar (med hänsyn till deras shuntning av transistorn). UE representeras av en strömgenerator Kapacitans är kaskadens genomströmningskapacitans.

Låt oss bryta kretsens ledning vid en punkt och applicera en harmonisk inspänning på kaskaden Under påverkan av summan av ingångs- och utgångsspänningarna kommer en återkopplingsström att flyta genom den genomgående kapacitansen. Vid höga kaskadförstärkningar kan bidraget från ingångsspänningen försummas och antas att https://pandia.ru/text/ 78/219/images/image148_2.gif" width= "29" height="21 src="> Om de initiala spänningsfaserna och är lika, och amplituden på anslutningsspänningen överstiger amplituden https://pandia.ru/ text/78/219/images/image150_2.gif" width="111" height="23">när vi också har Vid denna frekvens är impedanserna för båda kretsarna induktiva. Om vid resonansfrekvensen spänningarna och är i motfas (förskjutningen är lika med https://pandia.ru/text/78/219/images/image154_2.gif" width="17" height="21"> fasen skiftning mellan spänningar och är redan fasförskjutningen mellan vektorerna och är lika med och skiftningen mellan vektorerna och är lika Som ett resultat av detta visar sig fasförskjutningen mellan spänningarna och vara lika med noll, det vill säga återkopplingen blir rent positivt. punkt https://pandia.ru/text/78/219/images/image160_2.gif" width="21" height="24">

För URF:s stabilitet är det nödvändigt att spänningsamplituden är mindre än spänningsamplituden

Således indikerar uttryck (7) sätt att bekämpa självexcitering på grund av närvaron av passkapacitansen hos RE. Dessa är motsvarande gränser för kvantiteter och

4. Kaskodschema

4.1. Schematiska diagram

Kaskodkretsen är utformad för att öka självexciteringsresistansen hos URCH, vilket uppnås genom en signifikant minskning av dess genomströmningskapacitans jämfört med den minsta uppnåbara genomströmningskapacitansen för en separat UE. Exempel på kaskodkretsar med seriell och parallell likströmsförsörjning ges i fig. 7.

4.2. Parametrar och egenskaper hos kretsen

Som kan ses från dessa figurer är AC-belastningen för den första transistorn ansluten enligt OE-kretsen ingångsimpedansen för den andra transistorn ansluten enligt den gemensamma baskretsen (CB). Eftersom värdet på en sådan impedans är mycket litet jämfört med utgångsimpedansen från den första transistorn (då fungerar den första transistorn i kaskodkretsen praktiskt taget i kortslutningsläge vid sin utgång, och den andra transistorn arbetar i viloläge vid sin ingång Dessutom har vi

Om vi nu betraktar båda transistorerna i kaskodkretsen som en enda RE, är dess -parametrar under de angivna förhållandena relaterade till liknande parametrar för den 1:a och 2:a transistorn genom följande relationer

https://pandia.ru/text/78/219/images/image171_2.gif" width="32" height="23 src=">.gif" width="55" height="23 src=">

https://pandia.ru/text/78/219/images/image175_2.gif" width="96" height="23 src=">.gif" width="21" height="23"> cascode-schema, att uppskatta graden av återkoppling genom den genomgående kapacitansen visar sig vara mycket mindre än för en enskild transistor ansluten enligt OE-kretsen. Detta gör kaskodkretsen mer motståndskraftig mot självexcitering.

Dessutom, på grund av värdets litenhet, är kaskodkretsens ingångsimpedans lika med den första transistorn,
och utgångsimpedansen är https://pandia.ru/text/78/219/images/image180_2.gif" width="37" height="21">.gif" width="19 height=21" height=" 21 "> obelastad krets. Den teoretiska beräkningen av dessa kvantiteter är besvärlig och inexakt, därför kommer vi att beskriva proceduren för deras experimentella utvärdering.

Värdenhttps://pandia.ru/text/78/219/images/image075_6.gif" width="33" height="21 src=">.gif" width="27" height="23 src= "> bestäms av kretsens totala kapacitet + FRÅN P, var FRÅN P är den kända kapacitansen för en suspenderad kondensator som är förinstallerad i kretsen. Vi beräknar värdet enligt formeln

https://pandia.ru/text/78/219/images/image182_2.gif" width="72" height="43 src="> (8)

var .

Kapacitetsförändring FRÅN P ställer vi in kaskaden till den erforderliga resonansfrekvensen och mäter dess bandbredd. Därefter ansluter vi den kapacitiva grenen av kretsen till transistorns kollektor delvis, som visas i motsvarande krets av denna inkludering i fig. 8a). Samtidigt väljer vi kapacitansvärdena och så att, med hänsyn till den kända kapacitansen, resonansfrekvensen för kaskaden är https://pandia.ru/text/78/219/images/image186_2.gif" width="15" height="16">= ( 0,2–0,8) I kaskadens linjära driftläge mäter vi dess bandbredd;

d) antar det för alla transistorer h 21E = 100, hitta deras initiala basströmmar jag bn = jag bok / h 21E,

e) välj strömmen som flyter genom spänningsdelaren, sammansatt av motstånd R 1 och R 2, lika jag d = (50–100) jag bn, hitta värden R 1 och R 2, med hänsyn också till villkoret att transistorns baspotential VT3 i förhållande till marken ska vara lika med ( U ken + 0,6 V),

f) hitta värdena R R, R b1, R f, R b2.

6.2.2. AC beräkning:

a) ta två spolar med lika induktanser (40–60) μH i kassan, mät deras induktanser på https://pandia.ru/text/78/219/images/image024_23.gif" width="17" height=" 13 src="> L;

b) ställ in det preliminära värdet för koefficienten för partiell anslutning av den första kretsen sid= (0,25–0,33), bestäms av förhållandet mellan dess kapacitet;

c) beräkna kapacitansvärdena för båda kretsarna;

d) välj kapacitansen för de återstående kondensatorerna i kretsen i storleksordningen (0,01–1) μF, för att därigenom säkerställa den erforderliga litenheten av deras impedans vid resonansfrekvensen.

6.3. Mätningar och forskning

6.3.1. Studie av enstaka kaskader

På elevens individuella kort, montera en kaskad på en transistor med en OE, anslut dess krets till transistorn helt, anslut punkterna 3 och 4 med en kopplingskondensator FRÅN R. Montera kaskodkretsen och lämna dess ingång (punkt 6) fri. Mät verkliga värden jag bok och U känna av båda kaskaderna och kontrollera att de överensstämmer med de angivna värdena. Vid behov uppnå överensstämmelse med en noggrannhet på (10–25) % genom att ändra värdena R b1, R b2, R 1 och R 2.

Genom att ansluta till ingången på det första steget (punkterna 1 och 2) en radiofrekvensövertonsspänningsgenerator med en amplitud på högst 20 mV, och till punkterna 5 och 2 en voltmeter, mät resonansfrekvensen för detta steg och kontrollera dess överensstämmelse med det beräknade värdet https://pandia.ru /text/78/219/images/image018_26.gif" width="20" height="21 src="> på frekvenssvaret och fassvaret för kaskaden på en transistor med en OE.

6.3.2. Studie av en tvåstegs URF

Med hjälp av mätresultaten i avsnitt 6.3.1, material
2.3 och formlerna (4)–(6), beräkna parametrarna för en matchad kaskad på en transistor med en OE laddad med en kaskadkrets. I detta fall bör den erforderliga bandbredden för det första steget ställas in lika med dess bandbredd när kretsen är helt påslagen och i avsaknad av anslutning till det andra steget.

Montera den beskrivna tvåstegsförstärkaren. I närvaro av dess självexcitering, vidta åtgärder för att eliminera generationen.

För en stabil tvåstegsförstärkare i linjärt läge, mät resonansförstärkningen och bandbredderna för det första steget och hela förstärkaren som helhet.

När du förbereder dig för testet hemma och förbereder rapporten:

a) behärska härledningen av beräkningsformler (4), (8), (9)–(11),

b) jämför de erhållna värdena för alla uppmätta storheter med teoretiskt förväntade.

Bibliografi

1. Grunderna i radioelektronik. - M .: Radio och kommunikation, 1990.
2. , radiomottagare. Om 2 timmar - M .: Sov. radio, 1961.–1963.

Laboratoriearbete

Högfrekventa förstärkare (UHF) används för att öka känsligheten hos radiomottagare - radioapparater, tv-apparater, radiosändare. Dessa UHF-kretsar, placerade mellan mottagarantennen och ingången på en radio- eller tv-mottagare, förstärker signalen som kommer från antennen (antennförstärkare).

Användningen av sådana förstärkare gör att du kan öka radien för tillförlitlig radiomottagning, när det gäller radiostationer (sändtagare - sändtagare) antingen öka driftsräckvidden eller, med bibehållen samma räckvidd, minska radiosändarens strålningseffekt.

Figur 1 visar exempel på UHF-scheman som ofta används för att öka radioutrustningens känslighet. Värdena på de använda elementen beror på de specifika förhållandena: på frekvenserna (nedre och övre) för radiobandet, på antennen, på parametrarna för den efterföljande kaskaden, på matningsspänningen etc.

Figur 1 (a) visar bredbands UHF-krets enligt schemat med en gemensam sändare(OE). Beroende på vilken transistor som används kan denna krets framgångsrikt appliceras upp till frekvenser på hundratals megahertz.

Det bör påminnas om att i referensdata för transistorer anges begränsande frekvensparametrar. Det är känt att när man bedömer frekvenskapaciteten hos en transistor för en generator, är det tillräckligt att fokusera på gränsvärdet för arbetsfrekvensen, som bör vara minst två till tre gånger lägre än den begränsningsfrekvens som anges i passet. För en RF-förstärkare ansluten enligt OE-schemat behöver dock den begränsande passfrekvensen redan minskas med åtminstone en storleksordning eller mer.

Figur 1. Exempel på kretsar av enkla högfrekventa förstärkare (UHF) på transistorer.

Radioelement för kretsen i Fig. 1 (a):

R1=51k (för kiseltransistorer), R2=470, R3=100, R4=30-100;
C1=10-20, C2=10-50, C3=10-20, C4=500-Zn;

Kondensatorvärden ges för VHF-frekvenser. Kondensatorer som KLS, KM, KD osv.

Transistorsteg, som är känt, anslutna enligt den gemensamma emitterkretsen (CE) ger en relativt hög förstärkning, men deras frekvensegenskaper är relativt låga.

Transistorsteg anslutna i en gemensam baskrets (CB) har mindre förstärkning än OE-transistorkretsar, men deras frekvensegenskaper är bättre. Detta gör att du kan använda samma transistorer som i OE-kretsar, men vid högre frekvenser.

Figur 1 (b) visar bredbandshögfrekvent (UHF) förstärkarkrets på en enda transistor enligt schemat med en gemensam bas. I kollektorkretsen (belastning) är LC-kretsen påslagen. Beroende på vilken transistor som används kan denna krets framgångsrikt appliceras upp till frekvenser på hundratals megahertz.

Radioelement för kretsen i Fig. 1 (b):

R1=1k, R2=10k. R3=15k, R4=51 (för matningsspänning ZV-5V). R4=500-3 k (för matningsspänning 6V-15V);
C1=10-20, C2=10-20, C3=ln, C4=ln-3n;
T1 - kisel eller germanium RF transistorer, till exempel. KT315. KT3102, KT368, KT325, GT311, etc.

Kondensator- och kretsvärden anges för VHF-frekvenser. Kondensatorer som KLS, KM, KD osv.

Spole L1 innehåller 6-8 varv PEV 0,51 tråd, mässingskärnor 8 mm långa med M3 gänga, tapp från 1/3 av varven.

Figur 1 (c) visar ett annat bredbandssystem UHF på en transistor, ingår enligt schemat med en gemensam bas. En RF-induktor ingår i kollektorkretsen. Beroende på vilken transistor som används kan denna krets framgångsrikt appliceras upp till frekvenser på hundratals megahertz.

Radioelement:

R1=1k, R2=33k, R3=20k, R4=2k (för matningsspänning 6V);
C1=ln, C2=ln, C3=lON, C4=lON-33n;
T1 - kisel eller germanium RF-transistorer, till exempel KT315, KT3102, KT368, KT325, GT311, etc.

Kondensator- och kretsvärden anges för MW, HF-frekvenser. För högre frekvenser, såsom VHF-bandet, måste kapacitansvärdena reduceras. I detta fall kan drosslar D01 användas.

Kondensatorer som KLS, KM, KD osv.

Spolar L1 - drosslar, för SV-sortimentet kan det vara spolar på ringar 600NN-8-K7x4x2, 300 varv PEL 0.1 tråd.

Större förstärkningsvärde kan erhållas genom användningen multitransistorkretsar. Dessa kan vara olika kretsar, till exempel baserade på OK-OB-kaskodförstärkaren baserad på transistorer av olika strukturer med seriematning. Ett av alternativen för ett sådant UHF-schema visas i fig. 1 (d).

Detta UHF-schema har betydande förstärkning (tiotals och till och med hundratals gånger), men kaskodförstärkare kan inte ge betydande förstärkning vid höga frekvenser. Sådana scheman används som regel vid frekvenserna för LW- och MW-banden. Men med användning av mikrovågstransistorer och noggrann design kan sådana kretsar framgångsrikt användas upp till frekvenser på tiotals megahertz.

Radioelement:

R1=33k, R2=33k, R3=39k, R4=lk, R5=91, R6=2,2k;
C1=10n, C2=100, C3=10n, C4=10n-33n. C5=10n;
T1 - GT311, KT315, KT3102, KT368, KT325, etc.
T2 - GT313, KT361, KT3107, etc.

Kondensator- och kretsvärden är för MW-frekvenser. För högre frekvenser, såsom HF-bandet, måste kapacitansvärdena och slinginduktansen (antal varv) minskas i enlighet med detta.

Kondensatorer som KLS, KM, KD osv. Spole L1 - för MW-serien innehåller 150 varv PELSHO 0.1 tråd på 7 mm ramar, trimmer M600NN-3-SS2.8x12.

Vid inställning av kretsen i fig. 1 (d) är det nödvändigt att välja motstånd R1, R3 så att spänningarna mellan transistorernas emitter och kollektorer blir desamma och uppgår till 3V vid en kretsmatningsspänning på 9 V.

Användningen av transistoriserad UHF gör det möjligt att förstärka radiosignaler. kommer från antenner, i TV-områden - meter och decimetervågor. I detta fall används oftast antennförstärkarkretsar byggda på basis av krets 1(a).

Exempel på antennförstärkarkrets för frekvensområde 150-210 MHz visas i fig. 2 (a).

Fig.2.2. Schema för antennförstärkaren i MV-området.

Radioelement:

R1=47k, R2=470, R3=110, R4=47k, R5=470, R6=110. R7=47k, R8=470, R9=110, R10=75;
C1=15, C2=ln, C3=15, C4=22, C5=15, C6=22, C7=15, C8=22;
T1, T2, TZ - 1T311(D, L), GT311D, GT341 eller liknande.

Kondensatorer som KM, KD osv. Frekvensbandet för denna antennförstärkare kan utökas i lågfrekvensområdet genom en motsvarande ökning av kapacitanserna som utgör kretsen.

Radioelement för tillvalet antennförstärkare för området 50-210 MHz:

R1=47k, R2=470, R3=110, R4=47k, R5=470, R6=110. R7=47k, R8=470. R9=110, R10=75;
C1=47, C2=ln, C3=47, C4=68, C5=47, C6=68, C7=47, C8=68;
T1, T2, TZ - GT311A, GT341 eller liknande.

Kondensatorer som KM, KD osv. När du upprepar denna enhet måste alla krav uppfyllas. krävs för installation av högfrekventa strukturer: minsta längder på anslutningsledare, skärmning etc.

En antennförstärkare designad för användning inom TV-signaler (och högre frekvenser) kan överbelastas med signaler från kraftfulla MW, HF, VHF-radiostationer. Därför kanske en bred bandbredd inte är optimal, eftersom detta kan störa förstärkarens normala funktion. Detta gäller särskilt i det nedre området av förstärkarens arbetsområde.

För kretsen för den reducerade antennförstärkaren kan detta vara betydande, eftersom lutningen för förstärkningsavklingningen i den nedre delen av området är relativt låg.

Du kan öka brantheten hos amplitud-frekvenskarakteristiken (AFC) för denna antennförstärkare genom att använda 3:e ordningens högpassfilter. För att göra detta kan en extra LC-krets användas vid ingången på denna förstärkare.

Diagrammet för anslutning av ett extra LC-högpassfilter till antennförstärkaren visas i fig. 2(b).

Ytterligare filterparametrar (indikativa):

C=5-10;
L - 3-5 varv av PEV-2 0,6. lindningsdiameter 4 mm.

Det är tillrådligt att justera frekvensbandet och formen på frekvenssvaret med hjälp av lämpliga mätinstrument (svepfrekvensgenerator, etc.). Formen på frekvenssvaret kan justeras genom att ändra värdena på kapacitanserna C, C1, ändra stigningen mellan varven L1 och antalet varv.

Med hjälp av de beskrivna kretslösningarna och moderna högfrekventa transistorer (mikrovågstransistorer - mikrovågstransistorer) kan man bygga en antennförstärkare för UHF-området Denna förstärkare kan användas både med en UHF-radiomottagare, till exempel en del av en VHF-radio station eller i kombination med en TV.

Figur 3 visar UHF-antennförstärkarkrets.

Fig.3. UHF-antennförstärkarkrets och anslutningsschema.

Huvudparametrarna för UHF-förstärkaren:

Frekvensband 470-790 MHz,
Förstärkning - 30 dB,
Brusvärde -3 dB,
Ingångs- och utgångsresistans - 75 Ohm,
Förbrukningsström - 12 mA.

En av funktionerna i denna krets är matningsspänningen till antennförstärkarkretsen genom utgångskabeln, genom vilken utsignalen tillförs från antennförstärkaren till radiosignalmottagaren - en VHF-radiomottagare, till exempel en VHF-radiomottagare eller TV.

Antennförstärkaren består av två transistorsteg kopplade enligt en gemensam emitterkrets. Vid ingången till antennförstärkaren finns ett 3:e ordningens högpassfilter, vilket begränsar driftfrekvensområdet underifrån. Detta ökar antennförstärkarens brusimmunitet.

Radioelement:

R1=150k, R2=1k, R3=75k, R4=680;
C1=3,3, C10=10, C3=100, C4=6800, C5=100;
T1, T2 - KT3101A-2, KT3115A-2, KT3132A-2.
Kondensatorer C1, C2 typ KD-1, resten - KM-5 eller K10-17v.
L1 - PEV-2 0,8 mm, 2,5 varv, lindningsdiameter 4 mm.
L2 - RF-choke, 25 µH.

Figur 3 (b) visar anslutningsschemat för antennförstärkaren till antennjacket på TV-mottagaren (till UHF-bandväljaren) och till den fjärranslutna 12 V-strömförsörjningen.. I detta fall, som framgår av diagrammet tillförs kretsen genom den koaxialkabel som används och för att överföra en förstärkt UHF-radiosignal från en antennförstärkare till en mottagare - en VHF-radio eller en TV.

Anslutningsradioelement, bild 3 (b):

C5=100;
L3 - RF-choke, 100 uH.

Installationen utförs på en dubbelsidig glasfiber SF-2 med en gångjärnsmetod, ledarnas längd och kontaktdynornas yta är minimal, det är nödvändigt att tillhandahålla en noggrann avskärmning av enheten.

Att etablera en förstärkare reduceras till att ställa in kollektorströmmarna för transistorer och regleras med R1 och R3, T1 - 3,5 mA, T2 - 8 mA; Formen på frekvensgången kan justeras genom att välja C2 inom 3-10 pF och ändra tonhöjden mellan varven på L1.

Litteratur: Rudomedov E.A., Rudometov V.E. - Elektronik och spionage passioner-3.

URC är aktiva frekvensselektiva kaskader av mottagare som arbetar med en fast frekvens eller i ett frekvensområde. De används för att säkerställa hög känslighet hos radiomottagare genom att förförstärka signalen och dess frekvensval.

Grundläggande krav och kvalitetsindikatorer

1. Resonansspänningsförstärkning

Eller maktmässigt

var G i, G n - aktiva komponenter i förstärkarens ingång och belastningskonduktanser.

2. Frekvensselektivitet- främst genom spegelkanalen hos superheterodynmottagare (
).

3. URF-brussiffra, vilket till stor del bestämmer mottagarens förmåga att återge användbar information vid låga nivåer av den mottagna signalen. Med tanke på den lägsta ljudnivån är det tillräckligt att URF:s effektförstärkning är på nivån 10-100, så det erforderliga antalet steg vanligtvis inte överstiger två.

4. Hållbarhet, kännetecknar frånvaron av självexcitering av förstärkaren.

Dessutom, vad gäller deras prestanda, bör RF-förstärkaren ge förstärkning av signaler inom ett visst dynamiskt område med distorsion som inte överstiger en given nivå.

Med hänsyn till att URC arbetar i läget för att förstärka svaga signaler, kommer vi att betrakta förstärkaranordningen som en linjär aktiv 4-polig.

Resonansförstärkarsteg med måttligt höga frekvenser

Inom området för måttligt höga frekvenser ( f < 300 MHz) för att beskriva egenskaperna hos förstärkningssteg, är det bekvämt att använda systemet Y-parametrar, där ekvationen för ett linjärt nätverk med 4 terminaler skrivs i formen (5.1)

(5.1)

var , och ,- spänningar och strömmar vid ingången och utgången av 4-terminalnätverket, respektive,

- parametrar i kortslutningsläget vid ingången och utgången på nätverket med 4 terminaler.

Det mest allmänna schemat för resonanskaskaden kan representeras som (Fig. 5.1).

Figuren visar ett diagram över en resonansförstärkare, i vilken kretsen LC delvis ansluten som transistorutgång VT 1, så ingången för nästa steg på transistorn VT 2 . I båda fallen används autotransformatorkoppling. I en sådan förstärkare kan emellertid dessa anslutningar implementeras på annat känt sätt, t.ex. med en transformator.

Element R 1 , R 2 , ,används för att ställa in driftsättet för det aktiva elementet VT 1 med likström. Nödvändig filtrering genom näring utförs av ett filter R f , C f . Beräkningen av dessa element utförs på samma sätt som för aperiodiska förstärkare. Därför beaktas inte frågorna om att ställa in arbetspunkten för resonansförstärkare här.

Oavsett vilken typ av anslutning förstärkaranordningen har med resonanskretsen, kan resonansförstärkaren representeras som följande ekvivalenta krets (fig. 5.2).

Av den presenterade ekvivalenta kretsen följer att

(5.2)

Vid användning av en dubbel autotransformatorkoppling kan belastningskonduktansen representeras som

, (5.3)

var,
.

Spänningsförstärkningen kan erhållas med hjälp av uttryck (5.1) och (5.2). Givet dessa uttryck kan man få

(5.4)

Från det sista uttrycket kan man få

(5.5)

Vart kommer vi

, (5.6)

var är kretsens totala ekvivalenta konduktivitet.

Kaskadens resonansegenskaper bestäms av ledningens frekvenssvar
, och den senare motsvarar resonanskaraktäristiken för oscillationskretsen LC. Det ekvivalenta motståndet för den oscillerande kretsen som ingår i transistorns kollektorkrets kan representeras enligt följande

Totalt ekvivalent slingmotstånd
kan tänkas

, (5.8)

var
-generaliserad avstämning av konturen.

Stegförstärkningen vid resonansfrekvensen kan representeras som

, (5.9)

var
.

- transformationsförhållande från utsignalen från det första aktiva elementet till ingången från nästa.

Med detta i åtanke, för resonantskaskaden, får vi följande uttryck för förstärkningen

(5.10)

När det gäller struktur motsvarar den resulterande formeln formeln för att bestämma förstärkningen av en aperiodisk kaskad, endast resonanskretsen används som en belastning i den senare.

Aperiodisk URF ökar endast signal-brusförhållandet och mottagarens känslighet. Oftast används de i transistormottagare med direktförstärkning i LW- och MW-banden; Som en belastning av aperiodisk RFP kan

Fig. 9. Schema för aperiodiska kaskader av radiofrekvensförstärkare:

a) - motstånd; b) - transformator.

fungera som en choke, resistor eller transformator. Motståndskaskad URF (Fig. 9. a ) är lätt att implementera och konfigurera. I transformatorn URCh (fig. 9.b ) gör det lättare att matcha utsignalen från ett steg med ingången från nästa. Dessutom kan URF-transformatorsteget enkelt omvandlas till ett reflexsteg.

Resonant RF-förstärkare ger signalförstärkning och ökar inte bara den verkliga känsligheten, utan också selektiviteten i bildkanalen. Transistorresonant URF i intervallen DV, SV och KB monteras enligt schemat med OE (Fig. 10 ), och i VHF-bandet - enligt schemat med OB.

URF-kaskader kan innehålla en eller två resonanskretsar. En enkelslinga RF-förstärkare ger mindre förstärkning men är lättare att tillverka och ställa in. Kretsar med induktivt kopplade slingor gör att du kan ändra kopplingen och få mest förstärkning eller bättre selektivitet. Genom att ändra anslutningen över intervallet är det möjligt att något kompensera för den ojämna överföringskoefficienten för ingångskretsarna.

Förstärkare av VHF-bandets radiofrekvens utförs enligt kaskadscheman. De har bättre egenskaper än konventionell URF.

När det gäller förstärkning är en kaskodförstärkare ekvivalent med en enstegsförstärkare med den första transistorns framåtledning och den andras belastning. Kaskodkretsen används i mätares vågbandsförstärkare. Det är fördelaktigt att utföra det första steget av kretsen på en fälteffekttransistor, som har en låg brusnivå och låg aktiv ingångskonduktivitet, medan det selektiva mottagarsystemet som är anslutet till kaskodförstärkarens ingång kommer att shuntas mindre. I det andra steget är en drifttransistor att föredra, som är påslagen enligt schemat med HANDLA OM och ger den högsta stabila vinsten.

Fig. 10. RF-förstärkare kaskad.

Med denna implementering av kaskodförstärkarkretsen ökar dess stabila förstärkningskoefficient, brusnivån reduceras avsevärt och selektiviteten hos mottagarens radiosignalväg ökas, vilket är deras fördel. Kaskodkretsar (lågt brus och hög stabil förstärkning) på elektroniska rör, vanligtvis trioder, anslutna enligt den gemensamma katoden - gemensamt nätschema, har liknande fördelar.

Principen för superheterodyn mottagning.
Detektering och förstärkning av lågfrekventa signaler.

Eftersom radiofrekvensförstärkaren är placerad vid radiomottagarens ingång, bestämmer dess brusegenskaper huvudsakligen egenskaperna hos hela enheten som helhet. Det är brustalet för RF-förstärkaren som avgör. De icke-linjära egenskaperna hos förstärkaren utvärderas av egenskaperna IP2 och IP3. För att säkerställa hög linjäritet i alla stadier av mottagaren används. Punkten är en mycket viktig parameter.

I samband med mikrominiatyriseringen av den moderna elementbasen och tillhörande miniatyrisering av radiomottagarens noder är det nu möjligt att använda kretslösningar på mikrovågen som tidigare användes vid mycket lägre frekvenser. Detta beror på det faktum att dimensionerna på blocket i förhållande till våglängden för den arbetande svängningen blir mindre än en tiondel av våglängden, och som ett resultat, när man utvecklar detta block, kan vågeffekter under utbredningen av svängningar försummas.

En ytterligare ökning av kretsens stabilitet uppnås genom att inkludera lågpassfilter vid transistorstegets ingång och utgång. Dessa filter beräknas för hela frekvensbandet där transistorn bibehåller förstärkningsegenskaper. Som ett resultat upprätthålls inte fasbalansen över hela frekvensområdet och självexcitering blir omöjlig. Samma filter omvandlar transistorns in- och utgångsresistans till ett standardresistans på 50 ohm. Ingångs- och utgångskapacitansen ingår i filtret. RF-förstärkare med matchande kretsar vid ingång och utgång visas i figur 1.

Figur 1. Schematiskt diagram över en RF-förstärkare med en in- och utgångsimpedans på 50 ohm på en gemensam bastransistor

I denna krets är R1 ... R3 implementerad i likström. Kondensator C2 ger jordning av transistorns bas vid hög frekvens, och kondensator C3 filtrerar kraftkretsarna från störningar. Induktor L2 är kollektorbelastningen för transistor VT1. Den skickar matningsströmmen in i kollektorkretsen VT1, men kopplar samtidigt från strömförsörjningen för växelström av radiofrekvensen. Lågfrekvensfilter L1, C1 och C4, L3 ger en transformation av transistorns ingångs- och utgångsresistans till 50 ohm. Den applicerade lågfrekventa filterkretsen låter dig inkludera transistorns ingångs- eller utgångskapacitans i dess sammansättning. Ingångskapacitansen hos transistorn VT1, tillsammans med kapacitansen Cl, bildar förstärkarens ingångsfilter, och utgångskapacitansen för samma transistor, tillsammans med kapacitansen C4, bildar det utgående lågfrekventa filtret.

En annan vanlig RF-förstärkarkrets är kaskodförstärkarkretsen. I detta schema är två seriekopplade - och med en gemensam bas. En sådan lösning gör det möjligt att ytterligare minska värdet på förstärkarens passkapacitans. Den vanligaste kaskodförstärkarkretsen är en krets med galvanisk koppling mellan transistorsteg. Ett exempel på en cascode RF-förstärkarkrets monterad på bipolära transistorer visas i figur 2.

Figur 2. Schematiskt diagram över en RF-förstärkare med kaskod

I denna krets, precis som i kretsen som visas i figur 1, används en emitterstabiliseringskrets för arbetspunkten för transistorn VT2. Kondensator C6 tillhandahåller eliminering av negativ återkoppling vid den mottagna signalens frekvens. I vissa fall är denna kondensator inte installerad för att öka linjäriteten hos förstärkaren och för att minska förstärkningen hos radiofrekvensförstärkaren.

Kondensator C2 tillhandahåller jordning av basen av transistorn VT1 för växelström. Kondensator C4 filtrerar växelströmsförsörjningen. Motstånd R1, R2, R3 bestämmer driftpunkterna för transistorerna VT1 och VT2. Kondensator C3 kopplar bort baskretsen för transistorn VT2 för likström från föregående steg (ingångsbandpassfilter). AC-kollektorkretsens belastning är induktor L2. Liksom i RF-förstärkarkretsen med en gemensam bas, appliceras lågpassfilter vid ingången och utgången av kaskodförstärkaren. Deras huvudsakliga syfte är att säkerställa transformationen av ingångs- och utgångsresistansen till ett värde av 50 ohm.

Observera att tre utgångar på kretsen räcker för att mata inspänningen och matningsspänningen, samt ta bort den utgående förstärkta spänningen. Detta gör att du kan göra en förstärkare i form av en mikrokrets med bokstavligen tre ledningar. Sådana fall har minimala dimensioner, och detta gör det möjligt att undvika vågeffekter även vid tillräckligt höga frekvenser av arbetssignalen.

För närvarande produceras radiofrekvensförstärkarkretsar av ett antal företag i form av färdiga mikrokretsar. Till exempel kan vi namnge sådana mikrokretsar som RF3827, RF2360 från RFMD, ADL5521 från Analog Devises, MAALSS0038, AM50-0015 från M / A-COM. Dessa mikrokretsar använder galliumarsenidfälteffekttransistorer. Den övre förstärkta frekvensen kan nå 3GHz. I det här fallet sträcker sig brussiffran från 1,2 till 1,5 dB. Ett exempel på ett kretsschema för en radiofrekvensförstärkare som använder en integrerad krets MAALSS0038 från M/A-COM visas i figur 3.

Figur 3. Schematiskt diagram över en RF-förstärkare som använder den integrerade kretsen MAALSS0038

RF-signaler i intervallet från hundratals megahertz till enheter av gigahertz kan endast förstärkas under förutsättning av mycket små dimensioner på mikrokretsarna och noggrann studie av designen av det tryckta kretskortet. Det är därför alla tillverkare av RF-förstärkare ger exempel på kretskort. Ett exempel på designen av ett kretskort för radiofrekvensförstärkare monterat på ett MAALSS0038-chip från M/A-COM visas i figur 4.

Figur 4. RF-förstärkarens PCB-design

Det bör noteras att ofta ett filter som liknar ingångsfiltret ofta placeras mellan utgången på RF-förstärkaren och ingången på frekvensomformaren, som visas i figur 2. Det låter dig öka undertryckningen av sidokanaler som genereras i frekvensomformaren. Eftersom filtrets ingångsimpedans och RF-förstärkarens utgångsimpedans är 50 ohm, orsakar deras koppling vanligtvis inga problem.

Litteratur:

Tillsammans med artikeln "Radio Frequency Amplifiers" läser de:

Med samtidig drift av mottagaren och sändaren uppstår frågor om den elektromagnetiska kompatibiliteten hos dessa noder ...
http://webbplats/WLL/Duplexer.php

Vid design av basstationsradiomottagare finns det ett krav på att fördela signalenergin från antennen till flera radiomottagares ingångar.
http://website/WLL/divider.php

Ingångsfiltret är en av de viktigaste komponenterna i radiomottagaren...
Ju mer komplext filtret används som ett ingångsfilter, desto högre kvalitet kan radion erhållas...
http://webbplats/WLL/InFiltr/