8.4.3. Анализ и сравнение широкополосно симметрирующих устройств

Входной параметр h_11б транзистора по схеме с ОБ носит индуктивный характер

и является нагрузочным сопротивлением для СУ. Частотные свойства усилительного элемента, а следовательно, и каскада УРУ определяются как параметрами транзистора (в частности, величинами R_Π и L_Π), так и параметрами СУ. При работе СУ на транзистор с ОБ в области высоких частот нагрузкой его служит практически чистая индуктивность. При этом естественно, что диапазонные свойства СУ как чисто реактивной системы будут зависеть от резонансных свойств K_ci(8.69), являющегося множителем в h_21y (8.67). Расположение резонанса K_ci и будет определять верхнюю предельную частоту усилительного элемента.

Проведем анализ K_ci симметрирующих устройств (рис. 8.13,а, б), снабжая коэффициенты передачи индексами соответственно (') и ("). Из (8.69) с учетом (8.72), (8.76) получим

где χ_Н = x_Π/ρ₁₁ = θ/l, l_H = L_H/L, ρ_Н = R_Н/ρ₁₁.

Сравнивая формулы (8.77), можно определенно сказать, даже не производя количественной оценки, какая из схем является более широкополосной: при малых значениях χ_Π и ρ_Н максимум |K_ci| будет иметь место для схемы а при θ > π/2, а для схемы б при θ > π/2, откуда следует, что СУ при схеме Сосина является более широкополосным. При ρ_Н = 0

где

K_ci могут возрастать до ∞ на частотах, равных резонансным частотам СУ (f_p), которым соответствуют θ_р, определяемые из уравнений

Уравнения (8.80) решены графически относительно θ^',"_p как функций соответственно L_Н и p и показаны на рис. 8.14. Решения с достаточной степенью точности также могут быть представлены в виде приближенных формул: для схемы а

для схемы б при p > 1

при p < 1

Используя (8.74), при необходимости нетрудно рассчитать абсолютные резонансные частоты, соответствующие θ^',"_p,

Рис. 8.14. Сравнение резонансных и граничных частот симметрирующих устройств

На практике из-за большой неравномерности коэффициента передачи тока СУ работа в полосе частот до f^',"_p практически невозможна. Более точно широкололосность того или иного СУ можно характеризовать его граничной частотой. В дальнейшем под граничной частотой симметрирующего устройства f^',"_p будем понимать частоту, на которой относительный коэффициент передачи по току СУ становится равным √2. (При таком определении

Данные трансцендентные уравнения так же, как и (8.80), решены графически. Зависимости θ_гр^' от l_Н и θ_гр^" от p показаны на рис. 8.14. Определить θ_гр^',", удовлетворяющие уравнениям (8.81), (8.82) при заданных значениях коэффициентов i_н и p, можно также по приближенным формулам

Выражение (8.84) получено из (8.82) путем разложения тригонометрических функций в степенной ряд, ограниченный двумя первыми членами. Уравнение же (8.83), для получения простого выражения, найдено путем аппроксимации зависимости θ_гр' = f(l_н).

Зная θ_гр^',", из (8.74) нетрудно найти значения граничных частот

Анализируя выражения (8.83) -(8.85), можно сделать вывод о том, что граничные частоты симметрирующих устройств с заданной индуктивностью обмоток L_c возрастают с увеличением коэффициента связи между обмотками и уменьшением величин межобмоточной емкости, а также индуктивности нагрузки L_H. Поэтому при изготовлении широкополосных СУ необходимо стремиться к получению максимально близких к единице значений коэффициента связи, минимальных величин индуктивностей нагрузки и собственных выводов симметрирующих устройств.

Формулы (8.83) - (8.85) и графики рис. 8.14 позволяют сравнить широкополосность рассматриваемых СУ. Нетрудно видеть, что двухобмоточный трансформатор тока с распределенными параметрами является в несколько раз более широкополосным симметрирующим устройством, чем двухпроводная симметрирующая линия. Поэтому применение СУ по схеме Сосина в распределенных усилителях последовательно-параллельной структуры является оправданным и целесообразным. Дальнейший анализ производится в предположении применения СУ трансформаторной схемы.