Какой резонансный усилитель наиболее простой.

 

Наипростейшей схемой резонансного усилителя является схема с одиночным резонансным контуром, включенным непосредственно в выходную цепь активного элемента. На рис. 9.3 представлены ламповый и транзисторный усилительные каскады, нагруженные параллельным резонансным контуром. По виду они не отличаются от нерезонансного усилительного каскада. Единственное отличие заключается в использовании резонансного контура в качестве нагрузки.

 

 

 

Рис. 9.3. Ламповый (а) и транзисторный (б) усилительные каскады с одиночным резонансным контуром

 

Так же как и для нерезонансного усилителя, коэффициент усиления каскада зависит от крутизны характеристики активного элемента S и сопротивления нагрузки Z (Кu = S · Z). Поскольку крутизна имеет постоянное значение, вид коэффициента усиления от частоты определяется исключительно зависимостью сопротивления Z от частоты.

На рис. 9.4 показана зависимость сопротивления контура Z, а следовательно, и коэффициента усиления каскада от частоты. Из рисунка видно, что зависимость аналогична характеристике параллельного резонансного контура, состоящего из индуктивности L и параллельно подключенной к ней емкости С. Эта емкость состоит из емкости конденсатора и суммы емкостей: выходной активного элемента, входной емкости следующего каскада, собственной емкости катушки индуктивности и емкостей рассеяния.

 

 

Рис. 9.4. Зависимость сопротивления Z параллельного резонансного контура от частоты

 

Максимум усиления имеет место на резонансной частоте контура (f0 = 1/2π√(L · C)) и составляет

Кu = – Sω0LQэф

где ω0 = 2π f0 – резонансная круговая частота; Qэф – результирующая добротность контура. Знак минус обозначает инверсию фазы выходного напряжения на 180° относительно входного.

Из приведенной зависимости следует, что усиление прямо пропорционально результирующей добротности контура Qpeз. Результирующая добротность контура Qpeз равна собственной добротности резонансного контура, уменьшенной из‑за затухания, связанного с выходным сопротивлением активного элемента, и подключенного дополнительного гасящего сопротивления.

От результирующей добротности Qpeз зависит также избирательность усилителя. Из рис. 9.5 следует, что чем больше добротность, тем «острее» резонансная кривая и тем усилитель более избирателен.

 

 

Рис. 9.5. Амплитудная характеристика усилителя с одиночным резонансным контуром при разных значениях его добротности Q  

 

Ширина полосы пропускания усилителя В или 2 Δf соответствующая снижению усиления на 3 дБ, обратно пропорциональна добротности Qэф:

2 Δf = В = f0 / Qpeз

Следовательно, чем больше добротность Qpeз, тем уже полоса пропускания усилителя, но одновременно больше усиление. Подключая параллельно резонансному контуру сопротивление R, можно регулировать его добротность и тем самым влиять на ширину полосы пропускания усилителя. При этом не следует забывать, что коэффициент усиления также подвергается изменению. В связи с этим в случае широкополосных усилителей номинальное усиление на каскад получается меньшим.