Смугові підсилювачі.

Для забезпечення заданої ширини смуги пропускання (особливо каскади ППЧ) можна використати пари резонансних підсилювачів з різними але близькими частотами резонансу. Якщо резонансна частота першого резонансного підсилювача нижче деякої частоти то частота другого резонансного підсилювача вище цієї частоти

Результуюча характеристика в залежності від величини узагальненого розстроювання х буде одногорбою або двогорбою (рис.4.6.).

Рисунок 4.6 − Амплітудночастотні характеристики двох ввімкнених каскадно резонансних підсилювачів з близькими частотами резонансу.

Більш високу рівномірність АЧХ смугового підсилювача вдається забезпечити при наявності трьох резонансних підсилювачів з близькими резонансними частотами, при цьому один з резонансних підсилювачів має частоту резонансу рівну f₀, а інші вищу та нижчу від f₀. Даний метод доцільно використовувати при необхідності забезпечення достатньо широкої смуги пропускання (велике значення параметру узагальненого розстроювання х). З ростом кількості каскадно ввімкнених резонансних підсилювачі величина коефіцієнту прямокутності результуючої АЧХ покращується але лише до певного рівня. Так, наприклад при розрахунку величина коефіцієнту прямокутності за формулою К _п = 2∆F_0.001 / 2∆F_0.707 величина К_п не перевищує 2.6 при безмежно великій кількості каскадів резонансних підсилювачів. Задану ширину смуги пропускання резонансного підсилювача можна забезпечити понижуючи добротність коливального контуру підсилювача. Однак при цьому необхідно враховувати, що коефіцієнт прямокутності АЧХ резонансного підсилювача погіршується, а отже погіршується селективність по сусідньому каналу.

На практиці переважно використовують підсилювачі із зв’язаними коливальними контурами (двоконтурні фільтри) в колекторному навантаженні. В загальному випадку число зв’язаних коливальних контурів може бути і більше. Найбільш широкого розповсюдження набули зв’язані контури з індуктивним та зовнішньо ємнісним зв’язком. Зв’язок контурів з підсилювальними елементами як правило автотрансформаторний або з допомогою ємнісного подільники. Схема смугового підсилювача з двома індуктивно зв’язаними коливальними контурами в колекторному навантаженні та автотрансформаторним зв’язком з підсилювальним елементом зображена на рис.4.7.

Рисунок 4.7 − Схема електрична принципова смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами в колекторному навантаженні.

Еквівалентна схема смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами в колекторному навантаженні матиме вигляд зображений на рис. 4.8

Рисунок 4.8 − Еквівалентна схема смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами.

В еквівалентній схемі смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами використано такі умовні позначення: Y21 − провідність прямої передачі напруги вхідного сигналу; Uвх − вхідна напруга; g’22 − вихідна провідність підсилювального елемента; g”11 − вхідна провідність підсилювального елемента наступного підсилювального каскаду; Uвих − вихідна напруга смугового підсилювача.

Врахуємо вплив вихідних параметрів транзистора VT, а саме g’22,Y21Uвх та вхідних параметрів g”11 наступного підсилювального каскаду на параметри відповідно першого та другого коливальних контурів. Отже приведемо вихідні параметри підсилювального елементу до 1-го коливального контуру, а вхідні параметри наступного каскаду до 2-го коливального контуру. При цьому еквівалентна схема смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами трансформується в схему зображену на рис.4.9.

В даній схемі використано еквівалентні величини параметрів відповідних елементів, а саме;

Рисунок 4.9 − Еквівалентній схемі смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами.

Ліву відносно точок а-б частину схеми замінимо еквівалентним джерелом напруги, величина ЕРС якого буде рівна добутку струму залежного джерела струму на реактивний опір еквівалентного конденсатора. Тобто

(*)

Отже еквівалентна схема 1-го коливального контуру може бути представлена, як деяке джерело напруги U_аб з внутрішнім опором С_е1 рис.4.10.

Рисунок 4.10 − Модифікована еквівалентна схема смугового підсилювача із двома зв’язаними коливальними контурами.

Таким чином смуговий підсилювач замінено еквівалентною схемою двох зв’язаних коливальних контурів. Збуджуючою силою першого коливального контуру є напруга, яка рівна напрузі між точками а-б (рівняння (*)).

В загальному випадку коефіцієнт передачі смугового підсилювача на резонансній частоті

Вхідна напруга, що буде діяти безпосередньо на вході підсилювача буде зв’язана з збуджуючою силою рівнянням (*). Отже

Величина напруги, що буде безпосередньо на вході 2-го каскаду буде рівна

Таким чином:

Величина є не що інше як коефіцієнт передачі по напрузі 2-х зв’язаних коливальних контурів. В навчальній дисципліні ОТК показано, що ця величина рівна

де:

h - геометричний параметр;

- параметр узагальненого розстроювання.

Величина називається коефіцієнтом передачі фільтра і позначається .

При х = 0, тобто Df = 0 ми отримаємо

Перший множник позначається як деякий еквівалентний опір

Тому при h = 1 величина коефіцієнту передачі смугового підсилювача на резонансній частоті рівна

Якщо порівняти даний вираз з виразом для коефіцієнту підсилення резонансного підсилювача, то побачимо, що вони відрізняються лише множником ½. Наявність цього множника пояснюється втратами енергії сигналу при його передачі від одного контуру до іншого.

Величну ослаблення завад сусідніх та дзеркальних станцій оцінюють з допомогою параметра d.

В кінцевому результаті відношення цих 2-х коефіцієнтів підсилення можна оцінити як відношення коефіцієнтів передачі зв’язаних коливальних контурів на частоті завади і резонансній. Тобто

Якщо це все підставити, то отримаємо:

Для знаходження екстремуму функції ослаблення візьмемо першу похідну знаменника

Тоді екстремуми будуть при

х₁ = 0 та при h = 1.

Тобто, при h = 1 крива ослаблення завад буде одногорбою. При h < 1 величини х₂, х₃ є комплексними, крива ослаблення завад буде також одногорбою. В порівнянні з попереднім випадком в даному разі зменшиться лише амплітудне значення коефіцієнту передачі в точці екстремуму. При h > 1 величини х₂, х₃ є дійсними й крива буде двогорбою.

В тому випадку, якщо необхідно забезпечити рівномірність підсилення в межах ширини смугу пропускання та задану величину коефіцієнту прямокутності то використовують смугові підсилювачі з фільтрами зосередженої селекції (ФЗС). В цьому випадку виділення сигналу проміжної частоти здійснюється в каскаді з ФЗС-ом, послідуючі ж каскади ППЧ при цьому можуть бути аперіодичні, а якщо і вибірковими то їх ширина смуги пропускання ширша ніж у ФЗС. Така структурна схема каскадів ППЧ забезпечує високу стійкість форми частотної характеристики тракту ППЧ при зміні температури та режиму живлення.

Якщо використовується ФЗС, то блок ППЧ слід зображати як на рис.4.11.

Рисунок 4.11 − Підсилювач поміжної частоти з ФЗС.

ФЗС можуть бути реалізовані з допомогою LC-фільтрів, електромеханічних фільтрів, п’єзоелектричних фільтрів та з допомогою фільтрів на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ).

ФЗС на LC-фільтрах представляють собою каскадно сполучені двох контурних П – фільтрів рис.4.12.

Рисунок 4.12 − Базова схема двох контурного П - фільтра.

На рис.4.13 зображено схему електричну принципову смугового підсилювача з фільтрами зосередженої селекції на каскадно сполучені двох контурних П – фільтрах. Конденсатора-фільтра необхідний для забезпечення замикання нижньої частини ФЗС по перемінному струму. Величина ємності конденсатора вибирається багато більшою ємності будь-якого конденсатора ФЗС. В залежності від необхідної величини смуги пропускання та коефіцієнту прямокутності число зв’язаних фільтрів в ФЗС коливається від 2-х до 6-8.

Рисунок 4.14 − Схема електрична принципова смугового підсилювача з LC фільтрами зосередженої селекції.

Налагодження ФЗС-у на LC-фільтрах, так само як і виготовлення їх, пов’язане з значними технічними труднощами. В зв’язку з цим більш широкого розповсюдження набули електромеханічні та п’єзоелектричні фільтри.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: