таточности этих мер в обихие провода и шины включаются фильтрующие (развязывающие) цепи

Фильтрующие (развязывающие) цепи

В фильтруемый провод включают последовательно (Zi, Zg, Z5 ...) (рис. 10.19) и параллельно (Zj, Zj, Ze, ...) сопротивления. Величина последовательных сопротивлений для фильтруемых частот выбирается большой, а для параллельных - малой. При этом фильтрующую цепь можно рассматривать как серию последовательно включенных делителей напряжения. Если напряжение ИН равно и н, то в результате действия первого делителя, состоящего из сопротивлений Zi, Zj, напряжение снизится до величины Ui = UanZjZi, после второго делителя напряжение будет равно f/a = UijhZZJZiZs и т. д. к последнему делителю подключен ПН и напряжение на его входе будет равно

пнинг, а, e/2i з 5

Под эффективностью фильтрации будем понимать отношение

3 = fy H/t/nH=2i, 3, 5/Z2, i. в, (10.17)

показывающее, во сколько раз изменится напряжение на входе ПН от включения фильтра. Величина ЭФ часто выражается в неперах или децибелах.

Полезное (не паразитное) действие фильтруемого провода заключается в передаче постоянных напряжений питания, переменных напряжений силовой сети, импульсных или медленно изменяющихся напряжений управления и др. Одновременно с необходимым подавлением наводки фильтрующая цепь должна передавать полезные напряжения без значительных потерь и искажений.

В качестве последовательных сопротивлений в фильтрующей цепи применяются непроволочные постоянные резисторы или дроссели. Резисторы удобны тем, что величина MX сопротивления практически не зависит от частоты. Кроме того, резисторы имеют небольшие размеры и дешевы. Применение резисторов ограничивается падением на них на-

пряжений не только частот, подлежащих фильтрации, но и полезных. Поэтому резисторы применяются только при малых токах и высоких напряжениях, передаваемых по фильтрующему проводу, когда небольшая потеря напряжения н мощности несущественна.

При недопустимости включения сопротивлений в фильтруемый провод применяются дроссели. Они имеют собственную распределенную емкость и собственную резонансную частоту. Вследствие этого реактивное сопротивление любого дросселя при изменении частоты сначала имеет индуктивный характер и растет с повышением частоты, затем принимает максимальное значение, после чего оно становится емкостным и с повышением частоты падает При дальнейшем повышении частоты дроссель, как и любая другая цепь с распределенными постоянными, на некоторых частотах ведет себя как последовательный резонансный контур, его сопротивление может достигать малых величин и действие РЯ на этих частотах окажется незначительным Чтобы получить развязку во всем необходимом диапазоне частот, не следует применять в развязывающей ячейке слишком большие индуктивности, а собственную резонансную частоту катушек надо подбирать так, чтобы она была выше или не более чем на 20 .30% ниже самой высокой из подавляемых частот Поэтому в диапазонах KB и УКВ применяются однослойные катушки малого диаметра, так как они имеют минимальную собственную емкость.

Если катушка намотана на каркасе из изоляционного материала, то согласно экспериментальным данным ее собственная длина волны Я-о = 3/, где / - длина провода катушки. Часто однослойные дроссели наматывают на стержнях из магнитодиэлектрика (табл. 10.6). Такие дроссели имеют меньшие размеры при этой же индуктивности.

Можно обходиться и без катушек, заменив их безвитковыыи дросселями - трубчатыми ферритовы-ми цилиндрами (ГОСТ 19726-74), надеваемыми на отрезки проводов между точками подключения Z , Z4, Ze, ... (см. рис. 10.19). Индук-

Таблица 10.6

л.-дмг1,5 пе теог

Ш-Д15 ГЯ<1.777.0е</ . Гт.777. 003

Рис. 10.20. Варианты монтажа фильтра

С с

zzzz\

7ZZZ

тивное сопротивление такого дросселя мало и для получения нужной ЭФ приходится уменьшать сопротивления Z2, Z4, Ze, и увеличивать число ячеек.

В параллельные ветви Zg, Zj, ... (см рис. 10.19) включают конденсаторы, с помощью которых создается минимально возможное сопротивление этих ветвей РЯ- При выборе конденсатора следует учитывать не только его емкость, но и собственную индуктивность, включая индуктивность выводов, так как индуктивное сопротивление конденсатора на ВЧ может превосходить емкостное На НЧ и в диапазоне ДВ применяют бумажные конденсаторы большой емкости любой конструкции На KB и УКВ удовлетворительно работают слюдяные конденсаторы, керамические, специальные безындуктивные бумажные и пленочные. Для работы ~в широком диапазоне частот рекомендуется применять проходные и опорные конденсаторы, так как они позволяют обходиться без соединительных проводов, а также имеют минимальную индуктивность. В малогабаритных узлах они неприменимы.

Рациональный монтаж фильтра имеет первостепенное значение. Ошибки в монтаже могут привести к резкому снижению ЭФ. В правильно смонтированном фильтре напряжение наводки не должно проходить мимо его ячеек. Так, для устранения паразитной взаимоиндукции между дросселями устанавливают экранирующую перс-городку (рис. 10.20, а) или дроссели монтируют с разных сторон металлической или фольгированной платы корпуса (рис. 10.20, б, е) с применением проходных и опорных конденсаторов. При отсутствии последних (рис. 10.20, о) очень важно каждый конденсатор отдельно соединять с корпусом в ближайшей к нему точке, не применяя общей шины, лепестка или точки на перегородке. Подробно вопросы монтажа рассмотрены в [4 и 5].

Эффективность фильтрации фильтра рассчитывают по формуле (10.17). Если фильтр начинается с резистора или дросселя, то сопротивление Zi представляет собой геомет-

рическую сумму сопротивлений резистора или дросселя и выходного сопротивления ИН. Если фильтр начинается с конденсатора, то Zi - это выходное сопротивление ИН.

Пример. Определить ЭФ трехъ-ячеечного фильтра, начинающегося с конденсатора, при условии, что V = I МГц и выходное сопротивление ИН Гин = 100 Ом = Zi. В качестве последовательных сопротивлений применены резисторы г = = Z-i = Ze = 50 Ом. Емкость конденсаторов С = 0,047 мкФ, тип КБП-Р (проходные)

ЭФ = ZJZ.ZslZZf,Z,=

= 100. (2я)з. 1018 - 0,0473.10- 503 = = 6440:

В == 8,8 Нп, Л = 76 дБ.

Пример. Определить, как изменится ЭФ рассчитанного выше фильтра, если игк.п;оч:1ть первый конденсатор и заменить два резистора г = = 50 Ом на дроссели с индуктивностью i, = 20 мкГ.

Фильтр из трехъячеечного ста-новитсй двухъячеечным, в котором:

= Vl00a + (2.Ti- Ю-гО 10- )2 = = 160,6 Ом;

30 = Zi/Z2-Z3/Z4= 160,6o)C-coLtDC = = 160,6сйЗС2/<= 160,6 (2я)з X Х 10 . 0,0472.10-12.20 10-0 = 1760; В = 7,5 Нп, Л = 65 дБ.

10.4. ПАРАЗИТНЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ

При передаче Р-й части выходного напряжения Uux усилителя (рис. 10.21) на его вход образуется замкнутый контур, называемый кольцом или петлей обратной связи (ОС). При этом коэффициент передачи напряжения усилителя К примет значение

Яос = К/(1 - РЮ, (10-18)

т. е. изменится в (1 - РК) раз. Произведение РК, называемое кольцевым усилением, в общем виде яв-

Рис. 10.21. Усилитель с цепью обратной связи

ляется комплексным. Модуль и аргумент его зависят от частоты. Такая ОС является частотнозависи-мой.

Из (10.18) следует, что при наличии ОС усиление возрастает, если абсолютное значение знаменателя I 1 - РЯ I < 1; такая ОС называется положительной. Увеличение кольцевого усиления РК при положительной ОС приводит к самовозбуждению усилителя, который делается неработоспособным. При отрицательной ОС I 1 - Р/( > I и усиление падает.

Отрицательная ОС особенно часто вводится в усилители НЧ дль улучшения их~ характеристик [3, 18]

Через паразитные ОС выходное напряжение любого каскада усилителя проникает на входы предыдущих каскадов. Цепи паразитных ОС рассмотрены в § 10.2. Будучи частотнозависимымн, они могут на одних частотах уменьшать усиление, па других - увеличивать, на третьих - давать самовозбуждение. Изменения коэффициента Р, зависящие от случайных обстоятельств и от времени, дают изменения параметров усилителя в процессе эксплуатации, что является признаком низкой его устойчиво сти.

Паразитные ОС подразделяются на внутренние и внешние. Первые возникают через усилительные приборы (УП), вторые - вследствие недостаточного экранирования каскадов усилителя.

Рнутрениие паразитные ОС

Этот вид паразитных ОС неизбежно присутствует в любом усилителе, поскольку у всех транзисторов и ламп имеется связь между элек-