Избирательными свойствами

Цель работы. Ознакомление с характеристиками и параметрами операционных усилителей без обратной связи и с обратными связями. Исследование применений операционных усилителей в качестве избирательных усилителей, сумматоров, интеграторов и дифференциаторов.

6.32. Схемы избирательных усилителей с ^С-фильтром в цепи обратной связи (а) и с каскадным LC-фильтром (б)

Структурные схемы избирательных усилителей показаны на 6.32. В качестве усилителя здесь используется любой широкополосный УПТ или усилитель с резистивно-емкостной связью. Частотно-зависимый четырехполюсник (полосовой фильтр) может включаться в цепь обратной связи ( 6.32, а). Такой фильтр обычно представляет собой цепь, состоящую только из резисторов и конденсаторов, т. е. так называемую ^С-цепь.

6.37. Схемы однокаскадных избирательных усилителей с параллельным резонансным контуром:

Схемы однокаскадных избирательных усилителей с параллельным резонансным контуром показаны на 6.37. В усилителе на биполярном транзисторе ( 6.37, а) параллельный резонансный контур включен в коллекторную цепь транзистора вместо резистора RK. Назначение остальных элементов усилителя рассмотрено в гл. 5 при анализе работы однокаекадного усилителя с общим эмиттером. Аналогична схема избирательного усилителя на полевом транзисторе ( 6.37, б).

Полосу частот, в которой осуществляется усиление сигнала, называют полосой пропускания (прозрачности). Полосу частот, в которой сигналы подавляются, называют полосой заграждения. В зависимости от взаимного расположения полос пропускания и заграждения различают следующие виды избирательных усилителей: нижних частот, верхних частот, полосовые пропускания, полосовые заграждения.

На 159, а приведена функциональная схема многоканального аналогового измерителя спектра мощности, состоящего из узкополосных избирательных усилителей, квадратичных выпрямителей, интеграторов с достаточно большими постоянными интегрирования и измерителей (индикаторов) Wx ... Wn- Результат измерений представляется в виде графика зависимости спектра мощности W от частоты ш ( 159, б). Точность измерений Сравнительно невелика, ибо достаточно трудно сделать идентичными характеристики всех избирательных усилителей и обеспе-

ратной связи совпадают, носит название положительной ОС; она широко используется в схемах генераторов гармонических и релаксационных колебаний и в ряде схем избирательных усилителей.

димый сигнал будет невозможно выделить на фене других оо-лее мощных сигналов, попадающих ,в полосу пропускания усилителя. Усиление таких сигналов необходимо проводить избирательными усилителями, у которых большой коэффициент усиления в заданной довольно узкой: полосе частот, а усиление вне этой частоты отсутствует. Схемы избирательных усилителей весьма разнообразны. Основным в структурной схеме усилителя является тип используемого частотно-зависимого элемента для обеспечения заданной характеристики избирательного усилителя. Наибольшее распространение получили LC-элементы, ис-а 5 в

В каскаде с ОЭ (см. 4.24, б) выходное сопротивление биполярного, транзистора часто оказывается малым и приходится использовать частичное включение контура в коллекторную цепь и понижающий трансформатор для связи с нагрузкой. Для перестройки резонансной частоты контура используется конденсатор переменной емкости С, который позволяет изменять ее более чем на порядок. Кроме одиночного параллельного контура часто используются связанные между собой резонансные контуры, которые позволяют при лучшей избирательности получить более широкую полосу пропускания. При построении избирательных усилителей широко используются каскадные схемы, описанные в 4.9, в особенности каскад ОЭ—ОБ, обеспечивающий высокий коэффициент усиления даже на частотах, близких к граничным частотам используемых транзисторов. Биполярные транзисторы как элементы, обеспечивающие больший коэффициент усиления на высокой частоте, используются чаще, чем полевые транзисторы.

На низких частотах при построении избирательных усилителей чаще всего применяется двойной Т-образный мост, схема которого показана на 4.25, а, а амплитудно-частотная характеристика—на 4.25,6. При определенных соотношениях параметров R1=,R2 = R; R3 = RI2; С1 = С2 = С; C3 = 2C коэффициент передачи моста оказывается равным нулю на частоте, определяемой из выражения

Как уже отмечалось, электронные усилители позволяют усиливать не только телеграфные сигналы, но и сигналы любой сложной формы, в том числе и высокочастотные радиосигналы. При этом в усилителях высокой частоты в качестве нагрузки используются элементы, параметры которых зависят от частоты. Это позволяет получить в таких усилителях характеристики, подобные частотной характеристике, изображенной на 3.9, г. При этом усилитель обладает избирательными свойствами и называется селективным усилителем.

чсстоге сигнала f0 путем, например, соответствующего изменения емкости С. В этом и заключается настройка контура в резонанс с сигналом. При резонансе амплитуда сигнала в контуре резко возрастает, а помехи с частотой fn?=fo получаются малыми по амплитуде. Следовательно, величина полезного сигнала на контуре будет много больше помех. В этом заключается селекция сигнала. Таким образом, резонансный контур обладает избирательными свойствами, которые можно оценивать по частотной характеристике.

Как видно из амплитудной характеристики ( 11.1, в), цепь обладает избирательными свойствами. Коэффициенты разложения заданной функции в ряд Фурье можно получить из (10.10),

Обратные связи в избирательных усилителях. Избирательными /?С-схемами называют схемы, содержащие усилители и частотно-зависимые цепи обратной связи, состоящие из резисторов и конденсаторов и обладающие избирательными свойствами по отношению

где Я0,5 — полоса частот на уровне 0,5; П^ — полоса при ослаблении в N раз. Наилучшими избирательными свойствами обладает фильтр с величиной /Спр, близкой к единице. Аналогичное отношение может быть использовано для оценки и других типов фильтров. • Неравномерность затухания- в полосе пропускания задается величиной АЬ (величина отклонения затухания от среднего значения) или в виде отношения

Когда за пределами полосы пропускания наблюдается много нежелательных частот (полос) с малыми затуханиями, то оценку избирательности фильтра целесообразно производить по величине /(Е. Область частот в полосе задерживания в данном случае ограничивается частотой, выше которой вредные последствия малого затухания не существенны для устройства, в котором используется фильтр. Обычно величина /Св>100. Фильтры с высокими избирательными свойствами имеют Ks> ШОО.

В качестве указателя равновесия используется прибор, обладающий избирательными свойствами, например резонансный гальванометр (см. § 14.4).

Цепи, обладающие избирательными свойствами, называют селективными цепями или фильтрами (от лат. fill-rum — войлок). При этом говорят о фильтрации (ослаблении) помех, селекции (выделении) сигнала и об отфильтрованном (очищенном от помех) сигнале.

Следовательно, рассматриваемая схема обладает избирательными свойствами: на нагрузке практически выделилась только вторая гармоника приложенного напряжения.

1. Электрические фильтры. Это четырехполюсники, обладающие избирательными свойствами; они пропускают токи в определенной полосе частот с небольшим ослаблением (полоса пропускания, или прозрачности), а токи с частотами, лежащими вне этой полосы, — с большим ослаблением- (полоса затухания или задерживания).

1. Электрические фильтры — четырехполюсники, обладающие избирательными свойствами; они пропускают токи в определенной полосе частот с' небольшим затуханием (полоса пропускания, или прозрачности), а токи с частотами, лежащими вне этой полосы, — с большим затуханием (полоса затухания или задерживания).