Глава 5. Резонансные усилители



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Глава 5. Резонансные усилители



Назначение и виды резонансных усилителей

Резонансный усилитель (РУ) содержит резонансную селективную цепь и потому усиливает сигнал в некоторой полосе частот, в которой АЧХ усилителя имеет подъём. В РПрУ РУ используются в качестве УРЧ и УПЧ. УРЧ могут работать как на фиксированной частоте, так и на частотах, перестраиваемых в рабочем диапазоне; УПЧ работают обычно на фиксированных частотах.

РУ содержит три основных элемента: усилительный элемент (УЭ), источник питания и резонансную цепь (фильтр) с цепями связи с УЭ и с последующим каскадом.

РУ можно классифицировать в зависимости от:

типа УЭ (транзисторные, ламповые, на интегральных микросхемах, диодах с отрицательным сопротивлением);

вида резонансной цепи (одноконтурные, двухконтурные, многоконтурные, с пьезоэлектрическими и электромеханическими фильтрами, с резонансными линиями, объёмными резонаторами и т. д.)

вида цепей связи фильтра с УЭ и с последующим каскадом (усилители с непосредственным, автотрансформаторным, трансформаторным, ёмкостным и комбинированным включением фильтра.

РУ работают в режиме усиления малых сигналов, т.е. в линейном по сигналу режиме. На рис. 5.1 приведена схема одноконтурного транзисторного РУ с автотрансформаторной связью контура с УЭ и с последующим каскадом. Транзистор VТ включен по схеме с ОЭ, резисторы R1, R2 (базовый делитель) используются для подачи постоянного смещения на базу относительно эмиттера Uбэо. Цепочка RэCэ используется для стабилизации точки покоя за счёт введения последовательной отрицательной обратной связи по постоянному току.

 

Коэффициент усиления и АЧХ одноконтурного

Резонансного усилителя

Любой РУ может быть представлен в виде активного линейного четырёхполюсника, нагрузкой которого является фильтр с цепями связи (рис. 5.2).

Свойства активного четырёхполюсника описываются системой уравнений с Y – параметрами:

I1 = Y 11 U 1 + Y 12 U 2

I 2 = Y 21U 1 + Y 22 U 2 (5.1)

 

Для определения коэффициента усиления воспользуемся вторым уравнением системы (5.1).

I 2 ‌‌‌‌‌

Здесь Y 21 = — - крутизна УЭ S;

U1 U2 = 0

 

U 2

Y 22 = ‌ ― - yi – внутренняя проводимость УЭ

I 1 U1 = 0

 

Видно, что выходной ток I2 состоит из двух составляющих I 2 = SU 1 + yi U 2 и учитывая, что yi содержит активную и емкостную составляющие yi=qi + jwCвых, эквивалентную схему выходной цепи каскада РУ (рис. 5.1) можно представить в виде рис. 5.3.

Последующий каскад, являющийся нагрузкой для данного каскада, учтён его активным входным сопротивлением и его входной емкостью. Пересчитывая элементы схемы к контуру (на основе закона сохранении энергии) в соответствии с выражениями (4.3), переходим к схеме рис. 5.4.

Получим эквивалентный колебательный контур с параметрами: Скэквк+m12Cвых+m22Cвх сл (эквивалентная емкость контура с учётом внесённых ёмкостей); - эквивалентная проводимость контура при резонансе с учётом внесённых сопротивлений; Y - коэффициент шунтирования (4.11).

 
 

По закону Ома напряжение на контуре U ф= m1 SU 1 Z экв где Zэкв – полное эквивалентное сопротивление контура. Знак минус в выражении для Uф указывает, что ток m1SU1 создаёт на контуре напряжение полярности, противоположной принятой за положительную (см. рис. 5.2).

Выходное напряжение

 

U вых = m2 U ф = - m1 m 2SU 1Z экв

и коэффициент усиления по напряжению

 

K = U вых / U 1 = - m1 m2 SZэкв. (5.2)

 

Учитывая, что для параллельного колебательного контура Z экв = R экв /( 1 + ) , где a - обобщенная расстройка, из (5.2) получим

m 1 m2 S R экв

K = - ――――― (5.3)

(1 + j α )

Модуль коэффициента усиления (5.3)

. (5.4)

Резонансный коэфициент усиления из (5.4) при a=0

 

. (5.5)

АЧХ усилителя

(5.6)

соответствует АЧХ эквивалентного колебательного контура. Отметим, что то же выражение согласно (4.9) было получено для АЧХ одноконтурной ВЦ.

Задача оптимизации резонансного коэффициента усиления (5.5) по параметрам m1 и m2 решается так же как для ВУ. Максимум резонансного коэффициента усиления при заданном коэффициенте шунтирования Y (т.е. заданной полосе пропускания или gэ) реализуется при выполнении условия оптимального рассогласования, т.е. при

При этом

. (5.7)

При высокодобротном контуре (Y>>1) теоретически достигается наибольшее значение К0. Из (5.7) при Y>>1 имеем

.

Именно в этом случае реализуется одновременное согласование контура как по выходу УЭ так и по входу последующего каскада.



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.98.69 (0.01 с.)