Ham Radio Site by UN7PPX

Конструкции радиолюбителей

Главная Обо мне Гостевая книга Обратная связь Новости Космонавтика Софт Антенны Конструкции Схемы Модернизация Радиолюбительская технология Справочники QSL-bureau

Эмиттерный повторитель - УВЧ с высокой динамикой

    При разработке и построении современного радиолюбительского трансивера требуется обеспечить высокие динамические характеристики его приемного тракта и высокую линейность передающего тракта. Обычно используются типовые схемы с ОЭ или ОБ. Их максимальная линейность ограничена стабильностью усилителя при введении глубоких отрицательных связей, в противном случае, возникают фазовые сдвиги и усилитель становится неустойчивым.

    Но можно пойти по другому пути, применив схему включения с общим коллектором — эмиттерный повторитель. Эта схема обычно применяется, когда требуется усиление по току, а не по напряжению. Схема ОК изначально имеет усиление по напряжению всегда меньше 1, - в ней присутствует 100% отрицательная обратная связь. При этом забывают два обстоятельства. Во-первых, схема ОК имеет усиление по мощности, которое можно линейно преобразовать в усиление по напряжению, и во-вторых— линейность и стабильность этой схемы изначально выше за счет наличия 100% отрицательной обратной связи в цепи эмиттера. Кроме того, эта схема имеет самое высокое входное сопротивление, малую входную емкость и может хорошо согласовываться с параллельными контурами, наиболее часто применяемыми в преселекторах и в УПЧ. Причем схема работоспособна вплоть до граничной частоты транзистора. Очень важным, с точки зрения внутренних шумов, является то, что требуемая линейность достигается при рабочих токах в 3-4 раза меньших, чем в других схемах.

    Все это вместе взятое указывает на то, что потенциальные возможности эмиттерного повторителя весьма высоки и отказ от его применения в широко известных конструкциях, скорее всего, вызван именно отсутствием усиления по напряжению в его классической схеме включения, хотя схемы эмиттерных повторителей, дающих усиление по напряжению известны очень давно. Линейное преобразование усиления по току в усиление по напряжению легко осуществляется применением широкополосных ферритовых трансформаторов на линиях (ШПТЛ). Мне захотелось проверить на практике — так ли это. Результаты моей проверки приводятся ниже.

    Схема усилителя с ОК представлена на рис. 1.

    Усилитель имеет полосу пропускания от 1 до 30 МГц и коэффициент усиления, определяемый коэффициентом трансформации примененного ШПТЛ Т1 на выходе усилителя — 2,3,4 и т.д. в зависимости от конструкции ШПТЛ, включенного по схеме автотрансформатора.

    Очевидно, что вместо ШПТЛ применимы и другие варианты. Например, это может быть трансформатор на ферритовом кольце или резонансный контур УПЧ с катушкой связи, что дает возможность получения без особых проблем усиления 20-40 дБ. При этом надо помнить о том, что с ростом коэффициента трансформации Т1 будет расти усиление и выходное сопротивление каскада.

    Соответственно, при К == 2, 3, 4, ... получаем Квых = 52, 117, 208 ом и т.д.. Замена ШПТЛ на обычный ферритовый трансформатор на кольце К12х8х4 проницаемостью 600НН показала, что подбором соотношения числа витков легко получить большой коэффициент усиления. Более того, при соответствующей фазировке обмоток, можно усилитель делать как инвертирующим входной сигнал, так и не инвертирующим. При этом в инвертирующий усилитель можно ввести даже дополнительную (!) отрицательную связь по напряжению с выхода усилителя на его вход.

    Теперь о линейности усилителя.

    Максимальная амплитуда гармонического одночастотного сигнала, при котором амплитуда второй гармоники на выходе усилителя не превысила - 40 дБ, составляет Uвх = 1 В. Относительно уровня 1 мкВ это составляет 120 дБмкВ — весьма неплохой показатель. Однако, более важными являются результаты испытаний двухтоновым сигналом.

    При таком же уровне (- 40дБ) продуктов взаимодействия третьего порядка вида 2F(1) - F(2) и 2F(2) - F(1), которые иногда называют кубическими составляющими, максимальная амплитуда входного двухтонального сигнала достигает 700 ... 730 мВ, что соответствует 116 — 117 дБмкВ. Исследование поведения усилителя в диапазоне больших расстроек одного из сигналов показало наличие небольшого максимума (-34 дБ), когда продукты преобразования дают составляющие, отстоящие на 270 ... 280 кГц, что связано с возникновением резонансных явлений в ферритовом трансформаторе, и при дальнейшем увеличении расстройки они снова уменьшаются.

    Данный усилитель благодаря высокой линейности с успехом может применяться в качестве буферного усилителя в гетеродинах, каскадах УВЧ и УПЧ трансиверов. Настройка усилителя производится резистором R2, которым устанавливается ток коллектора около 5 ... 7 мА. Более точно устанавливают ток путем подачи на его вход 2-х тонового сигнала по минимуму продуктов взаимодействия. Транзистор может быть любым высокочастотным — КТ315, КТ312, КТ342 и т.п. Однако, при смене транзистора может потребоваться корректировка тока коллектора.