Podręcznik: Wzmacniacz z unilateralnym wzmocnieniem mocy

3. Wzmacniacz jednostopniowy

3.3. Wzmacniacz z unilateralnym wzmocnieniem mocy

Warunek unilateralności, czyli S₁₂=0, jest w wielu wypadkach dla tranzystorów bipolarnych i unilateralnych dobrze spełniony. Jeśli go przyjąć, to wzmocnienie wzmacniacza może być liczone z zależności (4-31):

$\mathrm{G_{U}=\frac{(1-\left | \Gamma _G \right |^{2})}{\left | 1-S_{11}\Gamma _G \right |^{2}}\left | S_{21} \right |^{2}\frac{(1-\left | \Gamma _L \right |^{2})}{\left | 1-S_{22}\Gamma _L \right |^{2}}=G_1\left | S_{21} \right |^{2}G_2};$

(4-31)

Zależność (4-31) pokazuje w sposób przejrzysty wpływ obu obwodów na całkowite wzmocnienie; współczynnik $\Gamma$ _G decyduje o wartości G₁, a współczynnik $\Gamma$ _Lo wartości G₂. Rolą obwodów D1 i D2 jest spełnienie obu poniższych warunków:

$\mathrm{\Gamma _G=S_{11}^{*}};\, \, \mathrm{\Gamma _L=S_{22}^{*}};$

(4-32)

Wtedy uzyskuje się wzmocnienie:

$\mathrm{G_{UMAX}=\frac{1}{1-\left | S_{11} \right |^{2}}\left | S_{21} \right |^{2}\frac{1}{1-\left | S_{22} \right |^{2}}};$

(4-33)

Obliczone w ten sposób wzmocnienie jest nieco mniejsze od obliczonego ze wzoru (4.29). Czytelnik widzi różnice między warunkami (4-27) i (4-32). Maksymalizację wzmocnienia uzyskujemy stosując warunki (427).
Istotnym zagadnieniem jest odpowiedź na pytanie, jak zmienia się wzmocnienie wzmacniacza, jeżeli jeden, albo oba warunki nie są spełnione. Do analizy graficznej tego zagadnienie wykorzystano pojęcie okręgów stałego wzmocnienia – rys.4.6

Rys.4.6. Okręgi stałego wzmocnienia na płaszczyźnie $\Gamma$ _G.

Rysunek przypomina mapę wzgórza z zaokrąglonym szczytem. Sam szczyt wypada w punkcie S*₁₁. Pochyłość wzgórza charakteryzują poziomice, pokazujące różnicę wysokości od szczytu (maksymalnego wzmocnienia). Pierwsza poziomica (ma kształt okręgu) położona jest 0,3dB poniżej najwyższego punktu, druga leży 1dB niżej, a trzecia leży 2dB poniżej szczytu.
Położenie środków kolejnych okręgów, ich promienie można dokładnie opisać odpowiednimi wzorami. Można je znaleźć w literaturze pomocniczej.
Opracowano cały szereg dobrych i bardzo dobrych programów komputerowych, które pozwalają obliczyć wzmocnienie wzmacniacza bez znajomości tych wzorów. Każdy projektant wzmacniaczy tranzystorowych będzie zmuszone dobrze je poznać. Jednak projektowanie wzmacniaczy z ich pomocą jest poza zakresem kursu podstawowego techniki mikrofalowej.