EAB

SPOSOBY ZAPEWNIANIA STABILNEJ PRACY WZMACNIACZA REZONANSOWEGO

Dla omówienia tych metod przypomnijmy warunek stabilności roboczej

(1)

oraz wyrażenie określające skuteczne wzmocnienie mocy

(2)

gdzie Gg', Gl', — są odpowiednio konduktancjami: źródła sygnału oraz obciążenia. Przy ustalonej liczbie stopni n warunek 1 można spełnić bądź zmniejszając stronę prawą, bądź powiększając stronę lewą.

Spełnienie warunku stabilności metodą pierwszą nosi nazwę neutralizacji, której szczególnym przypadkiem jest unilateryzacja, odpowiadająca sta­nowi y₁₂ = 0. Spełnienie warunku metodą drugą prowadzi do obciążenia obwodów wejściowego i wyjściowego konduktancjami, zapewniającymi odpowiednie wartości G₁ i G₂. Z zasady nie ma wówczas dopasowania, stąd taka realizacja nazywa się „stabilizacją przez niedopasowanie".

Neutralizacja.

Gdybyśmy realizowali neutralizację poprzez zmniejszanie admitancji y₂₁, wów­czas —jak widać z zależności 2 — prowadziło by to w granicznym przypad­ku gdy y₂₁ =0, do zerowej wartości skutecznego wzmocnienia mocy. Dlatego zabieg neutralizacji realizujemy poprzez taką modyfikację układu, przy której wartość y₁₂ ulega dostatecznemu zmniejszeniu, a zmiany y₂₁ są jedynie niewielkie. Z fizycznego punktu widzenia neutralizacja działa w ten sposób, że powoduje wytworzenie sygnałów kompensujących sygnały zwrotne, powstające dzięki istnie­niu elementów sprzęgających wyjście z wejściem [np. ,w tranzystorach (WE) po­jemność c_tc, wskutek której

y₁₂ = 0]. Warunki takie możemy spełnić stosując np. dla układów WE dowolne realizacje układów ideowych przedstawionych poniżej.

Ideowe układy neutralizacji wzmacniaczy pracujących w konfiguracji WE

Ażeby sygnały neutralizujące 1_N mogły rzeczywiście kompensować sprzężenie wewnętrzne poprzez C_TC, ich faza musi być przeciwna, a to oznacza, że w obu przypadkach transformatory (obwody sprzężone) powinny odwracać fazę na­pięcia.

Spotykane w praktyce wzmacniacze neutralizowane są oparte zazwyczaj na poniższym ukła­dzie :

i mają postać przedstawioną poniżej

Przykłady realizacji neutralizacji

Należy podkreślić, że dwójnik Y_N powinien ogólnie mieć admitancję zależną od częstotliwości, tak samo jak admitancja y₁₂ tranzystora, co w wąskim przedziale częstotliwości prowadzi do prostych układów Rn, Cn (lub nawet dwójnika zawierającego jedynie pojemność Cn) — przedstawionych na tym rysunku.

Neutralizacja jest zabiegiem stosowanym w praktyce coraz rzadziej, głównie .ze względu na dużą wrażliwość na zmiany parametrów tranzystorów, a szczególnie C_TC (w układach WE). Wzmacniacz pierwotnie zunilateryzowany, w którym nastąpiła (np. wskutek zmiany ΔU_CB) zmiana pojemności C_TC można opisać schematem zastępczym przedstawionym na rysunku przedstawionym poniżej:

pozwala napisać warunek utraty stabilności (Ay = 0) w postaci

Schemat zastępczy wzmacniacza rozunilateryzowanego

Reasumując — układy neutralizowane wprawdzie dopuszczają możliwość pracy

w stanie dopasowania energetycznego, czego konsekwencją jest duża wartość

pola wzmocnienia, ale są trudne w praktycznej realizacji i wymagają dokładnego

i kłopotliwego doboru parametrów układu.

Stabilizowanie poprzez niedopasowanie

Wyznacznik macierzy admitancyjnej wzmacniacza warunkach roboczych nie osiąga wartości zero (tzn. wartości odpowiadającej utracie stabilności), kiedy

co odpowiada warunkowi, by tzw. współczynnik stabilności roboczej

Zauważmy jednak, że dla podstawowego układu wzmacniacza, pokazanego na rysunku poniżej, skuteczne wzmocnienie mocy kps może być zapisane w postaci:

Podstawowy układ wzmacniacza transmisyjnego

Z zestawienia zależności widać jednak, że nie ma prostej relacji między deformacją charakterystyki lub jej niestałością a współczynnikiem stabilności s.

Proponuje się, by za miarę marginesu stabilności uważać wartość:

Jednakże deformacja charakterystyk częstotliwościowych przy ustalonej wartości y zależy istotnie od wartości ψ.

Gdy do określenia marginesów stabilności użyjemy współczynnika Sterna s,deformacja byłaby zależna zarówno od wartości s, Jak i ψ. Oczywiście byłaby ona tym mniejsza, im s większe.

Ogólnie, im wskaźniki stabilności są lepsze (s — większe, y — bliższe jedności), tym wzmacniacz jest mniej wrażliwy na wahania parametrów tranzystorów, łatwiejszy przy uruchamianiu i strojeniu ale o coraz mniejszym polu wzmocnie­nia przypadającym na tranzystor.

Układy kaskodowe

Szczególną, coraz ważniejszą metodą zapewniania stabilności wzmacniaczy selektywnych LC jest zastępowanie w nich pojedynczych tranzystorów pewnymi ich zespołami, z których postawowym jest układ nazywany kaskodą (układ WE—WS). Układy takie można realizować z różnymi wariantami zasilania i typami tranzystorów. Szczególną właściwością kaskody jest możliwość uzyskania bardzo małej war­tości admitancji y₁₂, co pozwala realizować stabilne wzmacniacze o dużym wzmocnieniu.

Przykład realizacji układu kaskodowego

---