После статьи об исследование реверсивного усилительного каскада и анализа полученных результатов я решил развить эту тему. Все-таки хочется отказаться от реле, и, вместе с тем, оптимизировать параметры усиления в каждую сторону.
В первую очередь приходит на ум такая вот понятная конструкция, если не жалеть лишнего транзистора.
Два усилительных каскада на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером связаны друг с другом резисторами нагрузки R1 и R10. Никаких реле в цепях сигнала нет, переключение направления движения сигнала осуществляется простым подключением напряжения питания к одному или другому транзистору.
В режиме приема питание подается на VT1, а шина питания VT2 заземляется. Сигнал от источника, выходное сопротивление которого имитирует R1, подается на базу транзистора VT1, усиливается и выделяется на нагрузочном резисторе R4. Отсюда через конденсатор С2 сигнал попадает в точку Б, а оттуда на сопротивление R10. Так как шина питания второго транзистора заземлена, то он закрыт и не оказывает влияния на прохождение сигнала.
В режиме передачи наоборот, VT1 закрыт, а VT2 работает в режиме усиления. Сигнал поступает на его базу, усиливается и выделяется на нагрузочном резисторе R6, а оттуда через С3 попадает в точку А.
Что дает использование двух транзисторов?
1. С помощью настройки ООС можно оптимизировать усиление в каждую сторону, а также независимо устанавливать оптимальный ток каждого транзистора. 2. Можно использовать транзисторы разного типа и оптимизировать АЧХ с помощью элементов коррекции. 3. Можно легко ввести АРУ.
Ну а как эта схема будет выглядеть для реверсивного УВЧ? Думаю, как-нибудь вот так:
В этой схеме вместо резистивной нагрузки, которая практически не используется в ВЧ каскадах с большим динамическим диапазоном, используются ШПТЛ-трансформаторы для снижения выходного сопротивления каскадов. Коррекция АЧХ в высокочастотной области осуществляется с помощью частотно зависимой ООС (R2C3, R5C8). На высоких частотах реактивное сопротивление конденсаторов снижается, что уменьшает глубину ООС и повышает усиление.
Еще немного о коррекции АЧХ. Иногда в сети встречаются вот такие схемы коррекции:
В этих схемах в качестве частотно зависимого элемента выступает дроссель, который вместе с резистором R2 образуют нагрузку для предыдущего каскада, например ПДФ. С увеличением частоты сигнала индуктивное сопротивление дросселя растет, соответственно увеличивается уровень сигнала на базе транзистора (за счет уменьшения потерь на резисторе R2). Все вроде бы хорошо и просто, но тут есть одна закавыка: от входного сопротивления данного каскада зависит АЧХ предыдущего устройства, к которому подключен усилитель.
Вот пример: берем двухконтурный полосовой фильтр с входным и выходным сопротивлением 50 Ом и подключаем к нему нагрузку, аналогичную входной каскада на рис. 3 А.
Как видно из графиков, при подключении последовательно с резистором R2 дросселя L5 форма АЧХ искажается, сужается полоса пропускания, но увеличивается выходное напряжение почти на 10 дБ.
Посмотрим, как можно осуществить частотную коррекцию каскада по схеме на рис. 3 А.
На вход подается сигнал 100 мВ (-20 дБ) от источника с выходным сопротивлением 50 Ом. Нижняя кривая - сигнал на базе транзистора, верхняя кривая - на нагрузке сопротивлением 300 Ом. АЧХ похоже на то, что я получил с реверсивным каскадом по схеме с ОБ.
Можно получить гораздо лучшую АЧХ, если немного усложнить схему.
В эмиттерную цепь транзистора я включил дополнительный резистор R3 и конденсатор С2. Теперь усиление увеличивается от примерно 5 дБ на частоте 1,8 МГц до почти 20 дБ на частоте 30 МГц.
Если такое усиление не требуется, то достаточно установить в эмиттерную цепь транзистора еще один резистор (R6), изменяя сопротивление которого можно регулировать усиление каскада.
Вот какие возможности дает применение двух транзисторов вместо одного в реверсивном каскаде.
Всем успехов и здоровья!