Типы линий. Линии рассмотренного выше каскада состоят из так называемых П-образных звеньев типа К(рт. 9.32, а)*), каждое из которых состоит из двух Г-образных полузвеньев. На рис. 9.31 линии оканчиваются индуктивностями этих полузвеньев. Серьезными недостатками линий типа К и, следовательно, простейшего каскада (рис. 9.31) являются:

*) Точнее типа постоянного К (см. [9.7]). Имеется в виду независимость от частоты произведения сопротивлений

Из теории фильтров [9.7] следует, что ячейки такого типа, которые использованы в, схеме рис. 9.31, пропускают почти без ослабления сигналы с частотой ниже критической частоты

и резко снижают пропускание при /> /кр.

Используя соотношения (3.70) и (3.64), можно выразить время нарастания на выходе Л/-звенной линии при ступенчатом входном сигнале. Однако это выражение оказывается несколько неточным из-за различия в форме частотных характеристик линии и RC-уси-лителя. Поэтому на практике применяют полуэмпирическую формулу

<н .1,Ш1/1С. (9-54)

Характер фазо-частотных искажений в полосе пропускания будет рассмотрен позднее. Сейчас на основании (9.53) и (9.54) мы можем отметить, что частотные и переходные свойства будут тем лучше, чем меньше индуктивности и емкости в линиях. Уменьшение индуктивности Z , согласно (9.51), осложняет вопрос о коэффициенте усиления. Поэтому и с точки зрения времени нарастания желательно применять лампы с возможно меньшими межэлектродными емкостями.

Количество ламп в каскаде зависит от ряда конкретных условий, но в общем можно исходить из того (известного из главы 3) вывода, что минимальное число ламп в многокаскадном усилителе при заданном коэффициенте усиления получается при усилении каждого каскада, равном е. Тогда из (9.51) следует:

а) значительные фазовые искажения, заметные уже при/=0,1/кр:

(9.55)

:2arcsin( г-

Ч/кр

б) существенное изменение волнового сопротивления (и, значит, усиления) в полосе пропускания:

- (9.56)

/-(0

Оба эти обстоятельства ограничивают рабочую полосу частот и время нарастания. Поэтому в усилителях с распределенным усилением, как правило, используются линии с более сложными звеньями

г г

А/- звено

2 т g 2m% г N-звено р /

-j-ПЯЯЯЛ----

§ N-l-звено

/V+/-3eeHO

4/7,

4/п 2

Ы-звен0=г= А/+/ зеено

Рис. 9.32, Звенья искусственных длинных линий-фильтров нижних

частот:

а) звено типа постоянного К, б) производное звено типа т, в) получение звена типа m

с помощью индуктивной связи катушек с коэффициентом связи ft =

(рис. 9.32, б), которые называются производными (от звеньев типа К) звеньями типа т. Величина т является, вообще говоря, произвольным числом - параметром, через который, как видно из рисунка, элементы звеньев типа т связаны с элементами исходных звеньев типа К (звенья типа К соответствуют значению от=1).

В теории фильтров показывается, что индуктивность, включенную последовательно с емкостью в вертикальной ветви (рис. 9.32,в слева), можно исключить, обеспечив трансформаторную связь катушек в смежных полузвеньях (рис. 9.32,8 справа). При т>1 коэффициент

связи * = р получается отрицательным; это означает, что

обмотки должны наматываться в одинаковом направлении, т. е, составлять одну катушку со средним отводом.

Производная линия типа т обладает теми же основными показателями, что и исходная линия типа К, для которой были приведены выражения (9.50), (9.51), (9.53)*). В то же время зависимость фазы и волнового сопротивления от частоты оказывается гораздо менее существенной, что видно из сравнения приводимых выражений с (9.55) и (9.56):

Ф = 2агс5ш/ V

l-(l-m)

(9.57)

(9.58)

При расчетах рекомендуется принимать значение от =1,27, при котором фазовые искажения и изменения q отсутствуют почти во всей полосе пропускания /кр. Таким образом, при использовании линий типа т полоса частот каскада с распределенным усилением близка к критической частоте фильтра **).

Добротность каскада получается из выражений (9.51) и (9.53):

или из (9.51) и (9.54):

t 2,2С,

(9.58а) (9.586)

Как видим, эта величина в отличие от добротности обычного каскада зависит не только от параметров лампы, но и от числа ламп в каскаде, что и является принципиальной особенностью распределенного усиления. Кроме того, добротность определяется не полной анодной емкостью, а частичной емкостью С, = Свых-

Соединение каскадов. При последовательном соединении каскадов встает вопрос о согласовании анодной линии предыдущего и сеточной линии следующего каскада. Если Q, =0, то получается

*) Поэтому при расчете усилителя сначала вычисляют параметры исходной линии типа К по указанным формулам, а затем из приведенных на рис. 9.32 соотношений, задаваясь параметром т, определяют величины L. С к k для линии типа т. В заключение рассчитывают конструктивные параметры катушки.

**) При очень больших /кр полоса частот усилителя ограничивается инерцией электронного потока в лампе и появлением активных потерь в сеточной цепи.