Политех в Сети

Сайт для Учебы

5.7. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Рейтинг пользователей: / 13
ХудшийЛучший 

Избирательными называются усилители, усиливающие сигналы в относительно узкой полосе частот. Основными показателями избирательных усилителей являются максимальный коэффициент усиления, полоса пропускания, средняя частота полосы пропускания и избирательность. Основным требованием, предъявляемым к избирательным усилителям, является получение высокой избирательности, которая определяется крутизной склонов его амплитудно-частотной характеристики. Чем круче спады частотной характеристики и чем меньше коэффициент усиления усилителя за пределами полосы пропускания, тем выше его избирательность. Избирательность таких усилителей оценивают величиной коэффициента прямоугольности АЧХ, который равен отношению ширины полосы пропускания на уровне 0,7 к ширине полосы на уровне 0,1 (или к ширине полосы на уровне 0,01):

(5.85)

Или

. (5.86)

Избирательные усилители применяются в основном для усиления сигналов высокой частоты и разделяются на два вида: резонансные усилители и полосовые усилители. В резонансных усилителях нагрузкой обычно является одиночный параллельный колебательный контур. Перестраивая контур, можно изменять резонансную частоту в некоторых пределах.

Полосовые усилители обеспечивают амплитудно-частотную характеристику по форме близкую к прямоугольной. Полосовые усилители не перестраиваются и работают на фиксированных частотах. В качестве нагрузки они имеют один или два колебательных контура в каждом каскаде. В усилителях промежуточной частоты радиоприемников применяются также фильтры сосредоточенной селекции, состоящие из трех-четырех связанных колебательных контуров. В качестве фильтров сосредоточенной селекции также широко применяются пьезоэлектрические фильтры. В них благодаря прямому и обратному пьезоэлектрическому эффекту амплитудно-частотная характеристика формируется в системе из нескольких механических резонаторов.

Однокаскадный резонансный усилитель состоит из активного элемента, нагрузкой которого является одиночный параллельный колебательный контур. В качестве активного элемента можно использовать биполярные или полевые транзисторы, включаемые, чаще всего, по схеме с общим эмиттером или общим истоком. При этом колебательный контур оказывается зашунтированным выходным сопротивлением собственного каскада и входным сопротивлением следующего каскада в многокаскадном усилителе, за счет чего избирательность ухудшается. В каскадах с полевым транзистором колебательный контур шунтируется слабо, так как входное и выходное сопротивление полевого транзистора достаточно большое. В таких каскадах возможно полное включение контура в нагрузочную цепь. Биполярные транзисторы имеют относительно малые значения входных и выходных сопротивлений. Поэтому при непосредственном включении колебательного контура в нагрузочную цепь контур шунтируется значительно сильнее и его избирательные свойства заметно ухудшаются. Поэтому в резонансных каскадах на биполярных транзисторах принимают специальные меры для уменьшения шунтирующего действия входного и выходного сопротивления транзистора. С этой целью ослабляют связь транзистора с колебательным контуром, используя частичное включение контура в нагрузочную цепь. В связи с тем, что резонансные избирательные усилители работают на высокой частоте, существенное влияние на их работу может оказывать внутренняя обратная связь, имеющаяся между входом и выходом в любом активном элементе. Эта внутренняя обратная связь на одной из высоких частот может оказаться положительной, что приведет к нарушению устойчивой работы усилителя и его самовозбуждению. Для повышения устойчивости работы каскада необходимо ослаблять связь его активного элемента с колебательным контуром. С этой целью частичное включение контура используют и в резонансных каскадах на полевых транзисторах. На рис. 5.31 показана схема резонансного усилителя на полевом транзисторе с полным включением контура и его АЧХ.

Модуль коэффициента усиления каскада на полевом транзисторе при полном включении контура примерно равен

, (5.87)

Где - сопротивление параллельного контура на резонансной частоте.

описание: резонансныйусилительнаполевомтр-ре

Рис.5.31. Избирательный усилитель на полевом транзисторе и его АЧХ

На рис.5.32 показана схема избирательного усилителя на биполярном транзисторе с неполным включением контура. Для каскада

На биполярном транзисторе при неполном включении контура в цепь нагрузки необходимо учитывать коэффициенты подключения контура и модуль коэффициента усиления будет определяться следующим выражением:

, (5.88)

Где: и - коэффициенты включения контура;- полная индуктивность катушки;Индуктивность части катушки, к которой подключен коллектор транзистора;- индуктивность части катушки, с которой усиленный сигнал снимается на вход следующего каскада.

описание: избирательныйусилительбиполярныйтр-р

Рис.5.32. Избирательный усилитель на биполярном транзисторе

При необходимости избирательного усиления низких частот емкости и индуктивности колебательного контура должны быть большими и добротность контура оказывается низкой при значительном увеличении габаритов катушки и конденсатора. Поэтому в качестве низкочастотных избирательных усилителей используют усилители с частотно-зависимой отрицательной обратной связью. В качестве частотно-зависимой цепи используют двойной -образный мост (2-мост). Электрическая схема

2-моста и его АЧХ показаны на рис.5.33.

описание: 2-тмост+ачх

Рис.5.33.Электрическая схема 2-моста и его АЧХ

Коэффициент передачи моста зависит от частоты и равен:

=. (5.89)

На частоте коэффициент передачи равен нулю.

Из выражения (5.89) следует:

при ,

при ,

при

Если включить 2-мост в цепь отрицательной обратной связи в -усилитель, то поскольку на частоте коэффициент передачи моста равен нулю, отрицательная обратная связь будет отсутствовать, и коэффициент усиления усилителя будет максимальным. На всех остальных частотах коэффициент усиления избирательно уменьшается из-за наличия отрицательной обратной связи. В результате амплитудно-частотная характеристика усилителя с 2-мостом в цепи отрицательной обратной связи будет иметь ярко выраженный максимум на частоте . Схема избирательного усилителя с 2-мостом и соответствующие амплитудно-частотные характеристики показаны на рис.5.34.

описание: избирательныйусилитель2тмостом

Рис.5.34. Избирательный усилитель с 2-мостом и АЧХ моста, усилителя и усилителя с 2-мостом

Схема избирательного усилителя с 2-мостом эквивалентна резонансному каскаду, имеющему добротность , где - коэффициент усиления усилителя без обратной связи. Для увеличения эквивалентной добротности избирательной системы можно цепью отрицательной обратной связи через 2Т-мост охватывать несколько каскадов усиления.