РЕЗОНАНСНЫЙ
LC-УСИЛИТЕЛЬ
НА ТРАНЗИСТОРЕ
Казань -1983
КАЗАНСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО
КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени В.И.УЛЬЯНОВА-ЛЕНИНА
---------------------...	.... f
Кафедра радиофизики
РЕЗОНАНСНЫЙ lc-усилитель
НА ТРАНЗИСТОРЕ
Методическая разработка к лабораторной работе
для студентов Ш курса
КАЗАНЬ - 1983
Составитель - ассистент Таюрская Г.В.
I.	Назначение,основные характеристики,структура
.усилителей и классификация
Усилители высокой частоты (УВЧ) предназначены для .усиле-
ния колебаний высокой частоты и обеспечения необходимых изби-
рательных свойств приемника.
Для обеспечения избирательности в УВЧ, как правило, ис-
пользуются частотно-избирательные системы: одиночные или свя-
занные контура, полосовые фильтры, а также системы сосредото-
ченной селекции.
Рассмотрим основные электрические характеристики усили -
телей.
I)	Резонансным коэффициентом усиления принято называть
отношение амплитуды напряжения на выходе усилителя
к амплитуде напряжения на входе при резонансе
К - Vote*. .	(*)
Качество усилителя тем лучше, чем больше коэффициент усиления
и чем меньше он изменяется в диапазоне частот. Для получения
большого коэффициента усиления усилителя применяют несколько
последовательно включенных каскадов. Тогда коэффициент усиле-
ния усилителя-
КОу = Ко ’	(2)
где И - число каскадов,
Ко — коэффициент усиления одного каскада усилителя.
В теории усилителей широко применяется понятие комплексного ко-
эффициента усиления по напряжению, равного отношению комплекс-
ных амплитуд напряжений на выходе и входе усилителя
- 3 -

(3)
где К{ш) - модуль коэффициента усиления - это отношение ам-
плитуд напряжения на выходе и на входе усилителя
Х/И=^й.	<«
tffu)) - фазовый* сдвиг, возникающий при прохождении сигнала
через уоилитель.
Отношение	принято называть уравнением резонансной кри-
вой, а зависимость	- уравнением фазовой характеристи-
ки.
Уравнения резонансной и фазовой характеристик очень час-
то записывают не как функции частоты, а в виде функций относи-
тельной или обобщенной раостроек	f
относительная расстройка:	х	(5)
обобщенная расстройка:
(6)
J I а) ) уо у / >
где О - расчетная эквивалентная добротность колебательных
контуров уоилителя,
- резонансная чаотота.
2)	Полоса пропускаемых частот (
Полосой пропускаемых частот (полосой пропускания) назы-
вается интервал частот в окрестности резонансной частоты, в
пределах которого значение модуля коэффициента усиления
падает до уровня, равного %£* от вго максимального зна-
чения А'о , т«е« на границах полосы пропускания
— 0,707. На рис. I полоса пропускания /7=
3)	Частотная избирательность.
Под частотной избирательностью понимают способность уси-
лителя отделять полезный сигнал от мешающих сигналов. Обычно
избирательные свойства .усилителя определяются его резонансной
кривой и оцениваются коэффициентом избирательности б , ко-
торый показывает, во сколько раз модуль коэффициента .усиления
напряжения Kfco) при заданной расстройке Леи меньше ре-
зонансного значения Ко
(э----—°
Kfu))
(7)
Для обеспечения хорошей избирательности .усиление должно резко
.уменьшаться за пределами полосы пропускания, т.е. резонансная
кривая усилителя должна иметь крутые боковые ветви, приближа-
ясь по форме возможно ближе\к прямоугольной.
4)	Искажения сигнала
В резонансном .усилителе могут иметь место все три вида
возможных искажений сигнала: амплитудно-частотные, фазо-час-
тотные и нелинейные.
Амплитудно-частотные искажения полностью определяются
формой резонансной кривой усилителя высокой частоты Ufa)) .
Фазо-частотные искажения являются следствием нелинейности фа-
зовой характеристики усилителя	. В этом случае сину-
соидальный сигнал не изменяет своей формы, а сложный сигнал
будет искажаться из-за различного усиления составляющих его
спектра, а также иэ-эа дополнительных фазовых сдвигов, возни-
- 5 -
кающих между этими составляющими. Такие искажения называют ли-*-
нейными, так как в линейных цепях могут быть искажения только
такого вида, иногда их называют частотными.
Нелинейные искажения усилителя определяются нелинейностью
рабочего участка его .амплитудной характеристики У7%*)
(рис. 2). Они тем меньше, чем меньше амплитуда сигнала 0
прямолинейнее амплитудная характеристика.

Рве. 2.
По амплитудной характеристике можно определить, в каких преде-
лах изменения входного сигнала коэффициент усиления сохраняет
свое значение неизменным (при постоянной чаототе сигнала). При
большой амплитуде входного сигнала.коэффициент усиления будет
сильно зависеть от значения входного сигнала. При этом даже
синусоидальный сигнал при усилении перестает быть синусоидаль-
ным, т.е. искажается. При нелинейных искажениях
сигнале появляются дополнительные составляющие, отсутст;
шие во входном сигнале.
5)	Динамический диапазон уоилителя высокой
в усиленном
вовав-
частоты опре -
деляется как отношение максимальной амплитуды входного сигнала
так » ПРИ К0Т0Р°й искажения сигнал? равны допустимым
значениям, к нормальной амплитуде Uвх , которая существует
на входе усилителя, если на вход приемника подан сигнал,соот -
ветствующий его чувствительности
2>=^
- 6 -
Чувствительностью называется способность радиоприемника обес-
печивать нормальный'прием слабых сигналов. Она оценивается ми-
нимальной величиной сигнала в антенне, которая необходима для
получения нормальной входной мощности приемника при заданном
превышении сигнала над собственными шумами или внешними поме -
хами.
Динамический диапазон зависит от типа электронного прибо-
ра, а также от нормального уровня усиливаемого сигнала •
В первом приближении динамический диапазон усилителя можно оце-
нить по его амплитудной характеристике. Начальный участок ам-
плитудной характеристики обычно линеен, но с некоторой величи-
ны входного сигнала, которую можно принимать за Ъ1 Актах	,
амплитудная характеристика начинает отклоняться от линейности.
6)	Устойчивость работы усилителя характеризуется отсутст-
вием склонности к самовозбуждению. Устойчивая работа усилителя
в большей отепени обеспечиваетоя ослаблением вредных обратных
связей как внутри отдельных каскадов, так и меж^у каскадами.
Рассмотрим структуру усилителей.
В общем случае усилитель высокой частоты (УВЧ) состоит из
нескольких каскадов (рис.З), обеспечивающих последовательное
усиление сигнала до нужной величины.
I каскад
каскад
ft каскад
Рис. 3.
В состав усилительного каскада входят:
I) Усилительный прибор (пентод, биполярный или униполярный
транзистор, каскадное соединение двух триодов или транзисторов)*
Усилительный прибор (УП) служит для преобразования энергии ис-
точников питания в энергию полезного сигнала.
2) Межкаскадная цепь (МЦ) (одиночный колебательный контур,днух-
контурный полосовой фильтр и др.). Межкаскадная цепь олужит
- 7 -
для передачи энергии сигнала от одного .усилительного прибора к
другому, для обеспечения необходимой полосы пропускания и чао-
тдтно—избирательных свойств, а также для согласования усили -
тельных приборов соседних каскадов с целью получения максималь-
ного усиления. Вместе с входной проводимостью следующего кас-
када межкаскадная цепь является нагрузкой для усилительного
прибора.
Классификация усилителей высокой частоты (УВЧ).
УВЧ могут быть классифицированы по следующим основным
признакам:
I)	по типу усилительных приборов на ламповые; транзистор-
ные, комбинированные;
2)	по числу каскадов на однокаскадные, двухкаскадные,мно-
гокаскадные; у
3)	по типу межкаскадной цепи (резонансные, полосовые,ком-
бинированные). Усилители, в которых попользуется одиночный ко-
лебательный контур, называются резонансными;
4)	по споообу включения усилительных приборов: с общим
катодом, с общим эмиттером, с общей базой, с общим истоком,за-
твором, на каскадных соединениях двух усилительных приборов;
5)	по способу включения колебательных контуров к усили-
тельным приборам: трансформаторные, автотрансформаторные, ем-
костные и др.
В данной лабораторной работе будем исследовать однокас -
кадный резонансный усилитель высокой частоты на транзисторе.
2. Схемы транзисторных усилителей высокой
частоты
В транзисторном усилителе усилительным прибором или ак-
тивным элементом является транзистор. Транзистор представляет
собой сочетание двух р-п переходов. Входной (эмиттерный) пе-
реход включен в пропускном направлении, поэтому ток эмиттера
относительно велик. Выходной (коллекторный) переход питается
напряжением запирающего направления, его сопротивление очень
велико. Поэтому даже большое сопротивление нагрузки, включен -
ное в коллекторную цепь, незначительно оказывается на величи-
не тока коллектора. Усиление сигнала в транзисторе обуслсвле-
- 8 -
но тем, что мощность, выделяемая в высокоомном сопротивлении
нагрузки (в цепи коллектора) переменной составляющей коллек -
торного тока, значительно больше мощностй источника сигнала,
затрачиваемой в цепи база-эмиттер. Увеличение мощности усилен-
ного сигнала происходит за счет источника постоянного тока,
питающего цепь коллектора.
Транзисторы имеют три рабочих электрода (эмиттер, база и
коллектор), с помощью которых прибор может быть включен в
электрическую схему тремя различными способами*. Эти схемы
включения для переменных составляющих токов и напряжений при-
ведены на рис. 4.
Рис. 4.
Первая из них (рис. 4а) использует в качестве входной цепь
база-эмиттер, а в качестве выходной цепь коллектор-эмиттер
(	- сопротивление нагрузки, которое может быть активным,
комплексным, колебательным контуром и т.д.); таким образом,
эмиттер в этой схеме является общим дня входной и выходной це-
пи (следует рассматривать цепи только относительно переменно-
го тока). Такая схема получила название каскада усиления с
общим эмиттером.
Вторая схема (рис. 46), имеющая в качестве входной цепь
эмиттер-база,а выходной - коллектор-база, называется схемой с
общей базой. Наконец, третий способ включения (рис.4в) общей
точкой по переменному току имеет коллектор (схема с общим
коллектором)"; входная цепь здесь образована базой и коллекто-
ром, а выходная - эмиттером и коллектором. В усилительных
устройствах наиболее широко применяется схема с общим эмитте-
ром, которую в дальнейшем и будем анализировать.
В транзисторах, используемых в усилительных каскадах ток
может протекать в течение всего периода входного сигнала или
только в течение части периода. Половина той части периода ,
когда через усилительный элемент протекает ток, носит назва -
ние угла отсечки 0 . В соответствии с принятой классифика -
цией различают следующие режимы работы усилителя;
I)	режим класса А, тск протекает в течение всего периода
в = 180°,
2)	режим класса В, ток протекает в течение половины периода
в = 90°,
3)	режим класса АВ, 120°,
4)	режим класса С, £<90°.
Режим А характеризуется низким КПД, но позволяет подучить ма-
лые нелинейные искажения. Режимы АВ,В и особенно С обладают
высоким КПД, однако\нелинейные искажения здесь могут быть зна-
чительными.
Для обеспечения определенного режима работы усилителя не-
обходимо задать положение рабочей точки на характеристиках
транзистора. Режим работы транзисторов в общем случае нели-
неен. Ток коллектора сложным образом зависит от потенциала на
нем относительно эмиттера и от тока базы.
in - кэ С S')	(8)
В свою очередь, ток базы зависит от потенциала базы относитель-
но эмиттера и от потенциала коллектор-змиттер
= Z/xJ	(9)
Аналитической зависимости между этими величинами в широкой
области их изменений предложить нельзя, и поэтому для описа -
ния свойств транзистора используют графические представления.
Так как ток коллектора есть функция двух переменных, его ха-
рактеристики можно дать в зависимости от параметра, например,
использовать графические представления С к от 2/лэ по па-
раметру L s • Такие характеристики получили название выход -
- 10 -
!ных или коллекторных (рис. 5). Аналогичные рассуждения можно
привести и относительно тока базы, характеристики которого,по-
лучившие название входных, изображаются обычно в функции “Ufa
по "Ьараметру Z/дэ . Так как зависимость тока базы от Ъ!хэ при
2^*9^ 0 очень слабая, ограничиваются двумя кривыми:	при
Цкэ=-0 и при 2/*9 , близком к наиболее часто применяемому
дЛя данного транзистора значению. На рис.56 приведены входные
характеристики транзистора.
Если транзистор,соединенный последовательно с резистором Чк
в его коллекторной цепи, подключен к источнику питания с ЭДС
£х рис. 6, то в соответствии с
уравнение
законом Кирхгофа справедливо
Ex	,
где - падение потенциала
между эмиттером и коллектором,а
- ток через резистор, сов-
падающий с током, коллектора.
Связь между током в цепи и па-
дением потенциала в коллектор-
ной цепи транзистора при задан-
ной ЭДС питания и заданном токе
базы может быть найдена из сов-
местного решения уравнений (8)
«Л
0
Рис.6.
(Ю)
0-Е*
0

4
и (10). Поскольку .уравнение (8) задано только графически, та-
кое совместное решение также можно провести графически. Реше -
нием системы будет точка пересечения -характеристики транзисто-
ра (в координатах LkiUk ) с прямой, соответствующей урав-
нению (10), построенной в тех координатах (рис.7), которая на-
зывается нагрузочной прямой. Точка пересечения (р.т. на рис.7)
называется рабочей точкой. Такой метод нагрузочной прямой-удо-
бен для определения режима схемы на постоянном токе. Есл^
Рис.7.
транзистор предполагается использовать в линейном режиме с не-
которым заданным сопротивлением Як , то по значению Як
строится нагрузочная прямая на семействе характеристик тран -
эистора и выбирается рабочая точка (р.т.), лежащая в пределах
кривых, соответствующих линейному режиму. Рабочая точка лежит
на одной из характеристик коллекторного тока, соответствующей,
определенному значению тока базы tg^ (рис.7). Эта постоянная
составляющая тока базы и должна быТь создана в схеме для обес-
печения нормального режима.
Рассмотрим особенности построения и назначения отдельных
элементов принпипиальных схем резонансных усилителей с общим
эмиттером.
Существуют несколько различных видов включения натру зоч -
ных контуров: непосредственное или полное, трансформаторное,
автотрансформаторное и емкостное включение.
Как правило, непосредственное включение контура в транзис-
торных схемах не применяется. Это объясняется особенностями раг-
боты усилителей на транзисторах. Усилители на транзисторах от-
- 12 -
личаются от ламповых главным образом способом связи между кас-1
кедами. Низкое входное сопротивление транзистора сильно шунти-
рует контур предшествующего каскада, вследствие чего резко па-
дает усиление предыдущего каскада и ухудшаются его избиратель-
ные свойства. На свойства усилительного каскада также влияет
шунтирующее действие выходного сопротивления транэистора.вели-
чина которого значительно ниже выходногр (внутреннего) сопро -
тивления усилительной лампы. Поэтому в каскадах УВЧ иопользу -
ются трансформаторные и автотрансформаторные способы связи кон-
тура с цепями транзистора.
На рис.8,9,10 показаны варианты схем транзисторных усили-
телей с общим эмиттером. Из-за больших значений выходных, и
особенно входных проводимостей транзисторов применяется непол-
ное включение контура как в цепь коллектора, так и ко входу
следующего каскада. Так, на рис.8 использовано автотрансформа-
торное включение контура в коллекторную цепь транзистора, а
также автотрансформаторное включение входа следующего каскада.
Рис.8.
На рис. 9 изображено трансформаторное включение входа следую-
щего каскада, а на рис. 10 емкостное включение входа следующе-
го каскада.
- 13 -
Рис. 9.
Рис. 10.
Неполное включение контура позволяет обеопечить меньшее шунти-
рование контура, подучить не только лучшие избирательные, но и
лучшие усилительные характеристики каскада.
Рассмотрим назначение злементов схем усилителей, i Резистор
Иф и конденсатор Сф образуют развязывающий фильтр в цепи
коллектора. Постоянное напряжение на электроды триодов поступа-
- 14 -
ет с общего источника E# : на коллектор - через развязыва-
ющий фильтр (Йф ,	) и контор, а на баз.? - через делитель
(/?ff , Rg )» который обеспечивает выбор рабочей точки. Ста-
бильность работы транзисторного усилителя в большей степени .
зависит от постоянства исходной рабочей точки* положение ко-
торой при нагреве транзисторов может изменяться. Для стабили-
зации положения рабочей точки в схемах применена отрицатель -
ная обратная связь по постоянному току через резистор Rt ,
включенного в цепь эмиттера. Для устранения обратной связи по
переменной составляющей Pj заблокировано конденсатором О•
Если температурные изменения вызывают смещение рабочей точки ,
то на Rt Создается напряжение обратной связи, действие ко-
торого на базу транзистора возвращают рабочую точку в исходное
состояние.
Переходная цепочка Pg Cg в схеме на рис. 8 разделяет
выход каскада и вход следующего каскада по постоянному току.
Различные рассмотренные виды включения контуров можно
обобщить с помощью двух коэффициентов:
f
fi _ Um 4	/тт\
’ р» = ~й^Г' (II)
где Um4 - амплитуда сигнала между коллектором и эмиттером
транзистора, ZZ/лл: - амплитуда сигнала на контуре, У/п&к -
амплитуда выходного сигнала каскада.
Коэффициент Р] определяет часть эквивалентного сопротивле-
ния контура, включенную в коллекторную цепь. Поэтому его при-
нято называть коэффициентом включения контура. Коэффициент
определяет часть амплитуды выходного сигнала каскада от «мп-
литуды сигналы на контуре. Как правило, для обеспечения высо-
кого коэффициента усиления применяется несколько последова -
тельно включенных каскадов. При этом выходное напряжение пре-
дыдулюго каскада подается на вход следувдэго. Поэтому коэффи-
циент Pj называют коэффициентом включения входа следующего
каокада к контуру данного каскада.
При Р, - образуется схема с непосредственным включе -
нием контура, которая не находит применения в резонансных уси-
лителях на транзисторах.
- 15 -
Таким образом, любую конкретную схему включения контура й
электродам транзисторов можно представить обобщенной схемой
неполного включения о коэффициентами включения и Р&
3. Обобщенная эквивалентная схема и коэффициент
усиления по напряжению резонансного усилителя
I) Транзистор как активный линейный четырехполюсник,к его
схема замещения и параметры
Для того, чтобы теоретически исследовать работу резонан-
сного усилителя, необходимо составить эквивалентную схему
каскада резонансного усилителя. В качестве электрической схе-
мы возьмем схему на.рис. 8.
Прежде всего рассмотрим электрические свойства транэис -
тора, который является усилительным прибором. Электрические
свойства усилительных приборов в настоящее время описываются
двумя методами. Первый метод основан на предотавлении уоили -
тельного прибора в виде активного четырехполюсника, свойства
которого определяются взаимной зависимостью напряжений и то-
ков на входах и выходах прибора.
Второй метод описания электрических свойств усилительно-
го прибора основан на определенных представлениях о принципе
его действия и происходящих в нем физических процеосах.Усили-
тельннй прибор моделируется электрической эквивалентной схе -
мой, представляющей собой соединение генераторов ЭДС или тока
и обычных пассивных элементов.
В данной работе принято представление усилительного при-
бора (или транзистора) в виде активного линейного четырехпо-
люсника, так как каскады резонансных усилителей усиливают ма-
лые сигналы и, следовательно, работают в линейном режиме.
Любую из 3-х схем, представленных на рис. 3 а,б,в, можно рас-
сматривать как некоторый четырехполюсник.(рис. JD_. На этом
рисунке Й, , Й2,4 »Л обознача-
ют комплексные амплитуды гар-
монических напряжений и токов.

%
Рис.II
Четырехполюсник описыва-
ется системой двух линейный
- 16 -
уравнений, связывающих напряжения и токи на его входных и, .вы- ।
ходных полюсах. Если в качестве аргументов рассматривать вход-
ное и выходное напряжения, то уравнения четырехполюсника могут
быть записаны в следующемвиде:
+УиЩ '	(12)
^2вУи Z!a •
Комплексные коэффициенты , Уц , Ун , Уи ~ имеющие размер -
ность проводимостей, образуют систему у -параметров усилите-
льного црибора.
Если за независимые переменные принимаются входной ток и
выходное напряжение, то уравнения четырехполюсника принимают
вид
=4?/ Л ty. •
Комплексные коэффициенты 4,,, 4®» hi Лаа составляют систему
-параметров усилительного прибора, причем 4// имеет раз -
мерность сопротивления, ^22 ~ проводимость, и без -
размерные величины.
Эти две системы параметров получили на практике наибольшее
распространение.	/
Выбор системы параметров определяется тем, какая из них
имеет большие практические преимущества (краткость математичес-
ких выкладок, простота расчетных соотношений, удобство непо-
средственного измерения параметров и др.).
В настоящее время наибольшее распространение получила си-
стема у -параметров. Достоинства этой системы заключаются в
следующем: во-первых, достигается наибольшее единство теории
ламповых и транзисторных усилителей; во-вторых, их проще на-
ходить и они приводятся в справочной литературе, для них извес-
тны простые эквивалентные схемы усилительных приборов.
Вместе с тем следует отметить, что с точки зрения просто-
ты и точности измерений несколько более удобными оказываются
k -параметры.
В дальнейшем будем пользоваться системой у-параметров.
- 17 -	*
Определим физический смысл у -параметров.
/	- входная проводимость при коротком замыкании
* w выходной цепи
У// s$h+j6h>
где	- входная активная и реактивная проводимости,
I - обратная проходная проводимость при коротком
^22	замыкании входной цепи
~ прямая проходная проводимость при коротком
Ц' *is0	замыкании выходной Цепи
Цг
- выходная проводимость при коротком замыкании
- на выходе.
• ГД0 0	“ выходная активная и реактивная
проводимости. '
Система сравнений (12) и аналогичные им другие системы
сравнений четырехполюсников, записанные в других параметрах,по-
зволяют пострсить эквивалентные схемы замещения четырершолюсни-
ков. На рис. 12 изображена схема замещения, построенная в со-
ответствии с системой .уравнений (12).
Рис. 12._
На этой схеме оба напряжения Z/( и рассматриваются как на-
пряжения от внешних источников. Генератор тока	.учиты-
вает влияние напряжения Иъ на входной ток % , а генератор
тока Ц&Ц - влияние входного напряжения 24 на величину
тока . Оба генератора можно рассматривать как "зависимые
источники", так как обеспечиваемые Ими токи пропорциональны на-
пряжениям внешних источников. Для удобства дальнейшего анализа
перейдем к /7 -обратной схеме замещения, которая приведена
- 18 -
1на рис. 13.
Рис.13	,	Рис.14
Она содержит три проводимости и зависимый (или .управляемый)
генератор тока 3=, который не зависит от того,
что присоединяется к генератору, но зависит от входного напря-
жВния 'll' • У/2 - характеризует обратную связь между входом и
выходом усилительного прибора. - прямая проходная прово-
димость или крутизна. При составлении схемы замещений для
транзистора для упрощения анализа не будет учитывать влияние
внутренней обратной связи через проводимость , т.е. •
так как напряжение на коллекторе мало сказывается на величине
токов транзистора,-поэтому проводимость будучи отрица -
тельной, по абсолютной величине мала. П -образная схема за-
мещения транзистора упростится (рис.14).
2) Эквивалентная схема резонансного усилителя и вывод
коэффициента усиления по напряжению
На рис. 15 представлена эквивалентная схема резонансного
усилителя с автотрансформаторной связью. На этой эквивалентной
схеме коллекторная цепь транзистора представлена генератором
тока у?/ U, и выходной проводимостью транзистора, состоящей
1,3 и ^-22 • К коллекторной цепи транзистора автотрансфор-
маторно подключен колебательный контур из L и С и проводи-
- 19 -
МОСТИ .
Влияние входной цепи транзистора последующего каскада по-
казано проводимостью , состоящей из ffaz и Cg^ »
которые подключены к контуру автотрансформаторно; <9 и ха-
рактеризуют коэффициенты включения со стороны коллектора и ба-
зы и определяются выражениями в схеме как
Р = —F-2 < /
Ц<1’
Ъ Ик ’
(14)
(15)
где / и =1&&'х1’
Выразим напряжение на выходе четырехполюсника Vz через нал -
ряжение на выходе каскада Minx . Для этого поделим (14) на
(15). Тогда А- _— откуда
* '
(16)
Для упрощения схемы осуществим переочет всех элементов к выхо-
ду четырехполюсника. При лаком пересчете необходимо учитывать
режим согласования, т.е. равенство мощностей на исходном со-
противлении (или проводимости) и на приведенном к выходу четы-
рехполюсника сопротивления (илй проводимости), т.е.
где а и г/ - ток и напряжение на исходном сопротивлении, а
у и и: - ток и напряжение на приведенном сопротивлений или
, где X - исходное сопротивление, Z - пересчи-
танное сопротивление.1
Для примера пересчитаем Cgxa ко входу четырехполюсника
(рис. 15)
U&X № Cfa ? l$j«> Соткуда
согласно формуле (16)
тогда	Х /д \<2
С'^=Ш С fa .	(17)
- 20 -
Для пересчета
но -^ = -4-
2(г Л
Аналогично получаем
ДО)
записываем	'
, тогда	i
(I’)
Аналогично получаем
L^P^L	(20)
с=-£-
L	(21)
С учетом пересчитанных элементов к выходу четырехполюсника по-
дучим упрощенную эквивалентную схему (рис. И ).
Рис. 16.
Вышеприведенную схему можно представить как (рис. ), где
под будем понимать
проводимость нагрузки че-
тырехполюсника
В эту формулу подставим значения пересчитанных параметров (фор-
мулы (22)-(26)
iu>L : С Qu Ра Г* Ра л	(^)
+ р*	+р> 9^i
''	‘	'	- 21 -
Получим выражение комплексного коэффициента усиления’ по напря
женир резонансного усилителя. По определению
С учетом формулы (16)
й -АЙ.
и fat ~
Тогда	_
• . Рг lb
(23)
Для нахождения Щ воспользуемся упрощенной эквивалентной
схемой (рис. 17).
При выбранных на рис. 14 условно положительных направ -
лениях тока и напряжения получим
z	л,	(24)
?2	26# •
Из системы уравнений (12) имеем
Подставим значение в формулу (24)
У + fa	Ц у у •
Отсюда
(26)
где Цг2~$22+ faCiz ’ а </* выражается формулой (22). С
учетом выражения для комплексный коэффициент усиления
по напряжению будет
- 22 -
p.fyw»}
(27)
В эту формулу подставим значения faa и fa •
и//Ш|=-А ____________ ____________________ ________-
1’ fi' № 4“>Ca *1^- V*	/Ct'Sfbi
Ра 4*fat
_____________________P'P*&<____________	(28)
^*$22+$e + £4^/tf	[%ги)Сц+и>С + %гь>?Лгз~ T^z)
Введем обозначения
/, £&*/«+5'/л*>
Тогда
(29)
(30)
(31)
Знаменатель дроби выражения (31) яЬляется эквивалентной про-
водимостью контура с учетом всех проводимостей цепи транзис -
тора и нагрузки, т.е.
 (эг)
При резонансе мнимая часть должна быть равна 0. Отсюда опреде-
ляем резонансную частоту
Введем обобщенную расстройку контура
е и) Сэ ~ ш l
(34)
Преобразуем эту выражение
(35)
где Сгг - эквивалентная добротность.
В области небольших расстроек
• „  (Э6’
Выразим эквивалентную добротность через собственную доброт -
ность контура. Для этого воспольауемся формулой
(38)
где Qu - собственная добротность контура
п С*- J
Согласно формуле (34) комплексный коэффициент усиления будет
_______________Q_______________________
(39)
Модуль комплексного коэффициента усиления выразится как
(40)
- 24 -
Резонансный коэффициент .усиления (когда £~ 0	) будет
• (7 *
___& % Q
(41)
Минус указывает на противофазность Й'Л// и 2^/г	.
Полоса пропускания и избирательность резонансного
усилителя
Составим нормированное уравнение резонансной кривой уси-
лителя, для этого разделим формулу (40) на (41)
1	____= 	 ( др
ww' пт?
Из курса радиотехники известно, что правая часть выражения
(42) представляет собой резонансную характеристику одиночного
колебательного контура. Из этого выражения видно, что резонан-
сная (амплитудно-частотная) характеристика усилителя соответ-
ствует резонансной характеристике одиночного колебательного
контура с Q-Qi (рис. 18).
- 25 -
Согласно формуле (37) эквивалентная добротность контура Qs
всегда меньше, чем его собственная добротность Qx и зависит
от величины шунтирования со стороны транзистора и со
стороны входа следующего каскада (faa) • От величины шун -
тирования контура зависят избирательные свойства усилителя :
чем больше шунтирование, тем меньше , тем хуже избира -
тельность усилителя и шире его полоса пропускания ( П>Пх ).
При сильном шунтировании, когда. О усилитель теряет
свойства резонансного и превращается.в апериодический (рис.
18). Полоса пропускания каскада усилителя определится соотно-
шением
„ и)0 _ Zirh- 2^о	....
Фазочастотная характеристика определится как
 144)
На рис. 19 приведена фазочастотная характеристика
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
I. Описание лабораторной установки
В состав лабораторной установки входят исследуемый усили-
тель, генератор сигналов высокочастотный Г4-42, милливольтметр
B3-38. Принципиальней электрическая схема исследуемого усили -
теля показана на рис. 20.
26 -
Рис. 20
- 27 -
Усилитель собран на транзисторе 7^ типа КГ315И по схеме
с общим эмиттером. Это высокочастотный п-р-п транзистор малой
мощности с параметрами:
I) прямая проходная проводимость или крутизна
2) выходная проводимость far *2 <О'*'/ол/ ’
В исследуемом усилителе высокой частоты использовано автотран-
сформаторное включение контура в коллекторную цепь транзистора,
а также автотрансформаторное включение входа следующего каска-
да.
Коэффициент включения со стороны транзистора
коэффициент включения со стороны входа следующего каскада =
= 0,45.
С целью уменьшения эффекта паразитной генерации резистор
Q.) , включенный в цепь змдттера незаблокирован конденсатором
С} , как это сделано в схеме на рис. 8.
Напряжение на входные клеммы усилителя подается с выхода
генератора Г4-42, который должен работать в режиме непрерыв -
ной генерации. Напряжение на выходе усилителя измеряется воль-
тметром ВЗ—38. Для исследования резонансных свойств усилителя
от сопротивления нагрузки в установке предусмотрено 4 резисто-
ра R» , значения которых выведены на лицевую Панель (
Рщ =	15 хон,	2О*ом) •
ЗАДАНИЕ
I.	Ознакомиться с теорией работы резонансных усилителей
высокой частоты на транзисторе, описанием экспериментальной
установки и с приборами Г4-42, B3-38.
2.	Подсчитать:	У
- резонансную частоту по формуле •/. =	>
jo ‘ * л уl Cj
где	f> 3C22 + С* % С 4$ , (fa - /О лдо,
Cfa - ЗОлр ,	С - £2 л р j L*/, 0//Л12У,
- 28
- собственную добротность контура Q* =	•
\
где SOom - сопротивление потерь контура,
- выходную проводимость контура
Q = —L— = у
3.	Снять амплитудную характеристику усилителя
Для этого на вход усилителя подается сигнал с генератора Г4-
42 частотой	(значение fa определяется в предыду -
щем пункте задания). На выходе усилителя измеряется амплитуда
выходного напряжения вольтметром B3-38. Строится зависимость
Ufoi s УYZ/SsJ , по которой определяется 2/£я , соответству-
ющее линейному режиму.
4.	Снять амплитудно-частотные характеристики усилителя
при различных сопротивлениях нагрузки (/?щ} Яма}
Для этого на вход усилителя подается сигнал переменной часто-
ты с генератора Г4-42 при постоянной амплитуде напряжения на
входе, соответствующее линейному режиму, которое определяется
по п.З (но не более 200 мВ ) на выходе усилителя измеряется
амплитуда напряжения вольтметром B3-38. Строится зависимость
выходного напряжения от частоты при постоянной амплитуде на-
пряжения на входе. Для удобства дальнейшей работы с графика-
ми лучше строить нормированные амплитудно-частотные характе -
ристики, т.е. брать	• где	- выходное
напряжение на резонансной частоте (максимальное значение вы-
ходного напряжения).
5.	Практически определить резонансную частоту, т.е. то
значение частоты, при которой выходное напряжение, измеренное
вольтметром, максимальное. Сравнить с теоретическим значением
/о , которое определяется в п.1.
6.	Для каждой АЧХ усилителя практически определить поло-
су пропускания и добротность. Полоса пропускания определяется
на уровне 0,707 (рис. 19), добротность связана с полосой про-
- 29 -
пускания соотношением
где / и соответствуют граничным частотам полосы про-
пускания.
7.	Теоретически подсчитать для каждого значения
добротность и полосу пропускания.
Добротность определяется по формуле (37)
'а полоса пропускания по формуле (43)

Сравнить теоретические и практические результаты.
В.	Определить значение сопротивления нагрузки, при кото-
ром добротность Q* подучается максимальной и по АЧХ, соот -
ветствующей 4k . Вычислить практически коэффициент уси-
ления усилителя как
°' Шх
9.	Теоретически определить коэффициент усиления усилите-
ля по формуле (4 )
ц_________Q Рг___________________
Яц - сопротивление нагрузки, при котором добротность
максимальна.
10.	Оформить и объяснить экспериментальные данные.
- 30 -
Литература
I.	Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических це-
пей. -М.: Энергия, I972.-8I5 с.
2.	Екимов В.Д., Павлов К.М. Радиоприемные устройства.-
М.: Связь, 1975.- 480с.
3.	Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной чаотЪты.-М. :Сов.
радио, 1973.-348 с.
4.	Радиоприемные устройства. Под ред.В.И.Сифорова.-М.:
Сов.радио, 1974.-559о.
5.	Радиоприемные схемы на полупроводниковых приборах.
Под ред.Валитова Р.А.,Куликовского А.А. -М,:Сов.радио, 1968,
-384о.
6.	Баркан В.Ф.,Жданов В.К. Радиоприемные устройства.-М.:
Сов.радио, 1972.-576о.
7.	Радиоприемные уотройотва.- М.:Связь, 1975.-399с.
Сдано в набор ЗД-1983 г. Подписано в печать 20/X-I983 г.
Форм.бум. 60x84 I/I6. Печ.л.2. Тирах 250. Заказ 534. Бесплатно.
Лаборатория оперативно! полиграфии КРУ
г.Казань, ул.Ленина, д.4/5.