Резонансными частотами

Учитывая, что добротность используемых в резонансных усилителях катушек Q=wL/r> 1, т.е. их активное сопротивление много меньше индуктивного, величиной т в числителе можно пренебречь. Тогда выражение (6.53) примет вид

Для класса С в усилителе имеет место начальное смещение, соответствующее режиму отсечки транзистора, т. е. в режиме покоя транзистор заперт напряжением смещения на базе. В результате <ротс<90°. Класс С находит применение либо -в очень мощных усилителях, где основным фактором является предельно высокий г\, а нелинейные искажения несущественны, либо в генераторах или резонансных усилителях (см. гл. 4), где высшие гармоники в выходном сигнале устраняются с помощью резонансного контура.

прохождении сигнала через устройство. Отметим, что в транзисторе имеется внутренняя обратная связь и в самом усилителе всегда присутствуют паразитные обратные связи. В результате общий фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами может достичь критических значений и усилитель самовозбудится (на частотах, близких к /0). Поэтому в резонансных усилителях часто применяют нейтрализацию, осуществляемую ООС на частотах, близких к резонансной. Нейтрализация реализуется с помощью /?С-цепей, включенных между входом и выходом усилителя и компенсирующих паразитные фазовые сдвиги, т. е. нейтрализующие действие паразитной ПОС. Усилитель с нейтрализацией можно представить себе как сбалансированный мост, в диагонали которого включены источник сигнала и нагрузка.

Следует отметить, что в частотных фильтрах и в резонансных усилителях можно получить большую избирательность при меньшей частоте сигнала. Действительно, при частотах сигнала и помехи, например, /0— = 500 кГц, /п=510 кГц и /0=50 МГц, /п=50,01 МГц

Помимо LC-контуров в резонансных усилителях применяют кварцевые резонаторы, электромеханические и магнитострикцион-ные фильтры, работающие на частотах от нескольких десятков герц до 10 — 20 МГц и имеющие эквивалентную добротность от нескольких десятков до нескольких десятков (и даже сотен) тысяч. Это позволяет создавать усилители с чрезвычайно узкой полосой пропускания, очень малыми собственными шумами, способные выделять на фоне интенсивных шумов и помех очень слабые сигналы.

'К- п. д. в этом режиме при значительной фиксированной величине входного сигнала стремится к единице, что делает этот ;режим весьма желательным для использования в усилителях мощности. Однако большие нелинейные искажения и критич-;ность к изменению амплитуды сигнала ограничивают области применения этого режима в мощных резонансных усилителях с высокодобротными выходными контурами, работающими с постоянной амплитудой сигнала.

В радиотехнике свойства транзистора иногда описывают еще так называемой проходной характеристикой гк=/(ыэб)( 15.21, в). Ее используют, например, когда ток гк имеет форму косинусоидаль-ных импульсов с отсечкой (в резонансных усилителях мощности, умножителях частоты и других устройствах). Формулы разложения тока /к на гармоники в этом случае приведены в 16 п. вопросов гл. 7 (S — крутизна характеристики).

Для нейтрализации проходной проводимости могут служить специальные схемы, однако в настоящее время выпускаются высокочастотные транзисторы, которые устойчиво работают в резонансных усилителях и без схем нейтрализации.

Режим С. В режиме С начальная рабочая точка А располагается правее начальной точки проходной характеристики ( 18.13). Угол 0 менее 90°. В отсутствие сигнала ток через активный элемент не проходит — элемент полностью «заперт». При подаче сигнала ток коллектора проходит в течение времени, меньшем отрицательного полупериода напряжения входного сигнала, причем искажение сигнала большее, чем в режиме В. К. п. д. каскада, работающего в режиме С, выше, чем в режиме В, так как ток покоя отсутствует. Режим С применяют в мощных резонансных усилителях.

Каскодный усилитель по схеме ОЭ — ОБ выпускается в интегральном исполнении (Микросхемы К1УС 182 и 222). Его очень выгодно применять в резонансных усилителях, так как большое •/?выхЯ:;Гк2 уменьшает шунтирование контура усилителем, а резко" ослабленная внутритрадзисторная обратная связь повышает устойчивость усилителей.

Рассмотрим некоторые типовые схемы избирательных усилителей. Резонансные усилители. В резонансных усилителях нагрузкой выходной цепи усилительного элемента является параллельный колебательный контур, имеющий высокое сопротивление ^рез для резонансной частоты /о и малое сопротивление для других частот. В резонансных усилителях транзистор может быть включен по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором, однако в большинстве случаев используется

9.9 (Р). Усилитель образован каскадным включением двух резонансных каскадов с одинаковыми резонансными частотами {орез. Коэффициенты усиления /Cpeai и /Срез2 и постоянные времени TKI и тК2 в общем случае различны. Найдите импульсную характеристику h(t) данной узкополосной системы.

7.17. Белый шум со спектральной плотностью мощности И/0=10^10 В2/Гц подается на два параллельно включенных резонансных усилителя с одинаковыми коэффициентами усиления К0 = 2() и резонансными частотами соответственно юр, = 107 рад/'с, юр2=1,1-107 рад/с и одинаковыми полосами пропускания Асо = 2-106 рад/с. АЧХ усилителей практически прямоугольные, ФЧХ—линейные в полосе пропускания. Определить взаимную корреляционную функцию выходных напряжений усилителей.

8.27. Преобразователь частоты образован системой двух высокодобротных контуров с резонансными частотами /t = 10 МГц и /2 = 50 МГц, связанных нелинейной емкостью ( 8.10). Сопротивление контуров при резонансе /? = /?, =/?2= 10 кОм. Частота гармонической ЭДС источника/=60 МГц. Определить мощность источника, необходимую для возбуждения колебания с частотой 10 МГц и амплитудой Е1 = \ В. Чему равна при этом амплитуда Ег!

Явление резонанса широко используется в различных устройствах радиоэлектроники и электротехники. Режим резонанса в цепи из R-, L- и С-элементов состоит в том, что при некоторых значениях частоты, называемых резонансными частотами, входное сопротивление (или проводимость) становится чисто резистив-ным — с нулевой реактивной составляющей, так, что напряжение и ток на входе цепи совпадают по фазе.

где pi и р2 — волновые сопротивления контуров Zt и Z2, а аргументы хц и JC2/ определяются резонансными частотами X[f+l =(0/0)pi И X2f+ I = (0/СОр2-

В интегральных усилителях с RC-фильтром полосовую характеристику можно получить путем перемножения избирательных характеристик отдельных секций при каскадном соединении резонансных усилителей с несколько отличающимися резонансными частотами ( 4.24, а). Можно получить полосовую характеристику также путем векторного суммирования избирательных характеристик отдельных секций ( 4.24,6). Анализ полосовых усилителей, собранных по указанным схемам, показывает, что при одинаковой полосе пропускания и прогибе на вершине полосовой характеристики двухсекционная схема при каскадном включении требует примерно вдвое больше добротности по сравнению с двухсекционной схемой с суммированием. Однако первая из них имеет существенно лучшую прямоугольность полосовой характеристики (в 2 — 3 раза) и большее затухание вне полосы пропускания (в десятки раз). При каскадном включении характеристики усилителя можно улучшить путем увеличения числа секций. При тех же условиях трехсекционная схема с перемножением по сравнению с аналогичной двухсекционной схемой позволяет получить в несколько раз лучшую прямоугольность и в 10 — 20 раз лучшее затухание, однако требуется в 2 — 3 раза большая добротность и значительно более точное воспроизведение резонансных частот отдельных избирательных секций.

Частоты, при которых наблюдается явление резонанса, называются резонансными частотами.

родные элементы (или группы элементов с одинаковыми резонансными частотами), соединенные параллельно или последовательно, должны быть сначала заменены одним элементом (или эквивалентной группой элементов, как это, например, показано на 5-13).

В некоторых случаях образованная с введением амортизаторов резонансная система влечет за собой возникновение низкочастотного механического резонанса, который приводит к увеличению амплитуды колебаний РЭА. При этом значительно усиливаются нагрузки, передаваемые на конструкцию РЭА. Элементы конструкций РЭА обладают своими механическими резонансными частотами. В зависимости от массы и жесткости закрепления элементов может в широких пределах меняться их механическая резонансная частота. Колебания элементов конструкции могут вызвать чрезмерное механическое напряжение, влекущее за собой недопустимые деформации либо разрушение.

15.7. Амплитудно-частотные характеристики частотных избирателей с резонансными частотами Flt..., FN.

Пусть i/i — напряжение на первом контуре, U2 — на втором контуре, t/g и 1/ц — напряжение в точках В и D относительно катода лампы (земли). Заметим, что U3 и с/, представляют собой амплитуды высокочастотных напряжений, приложенных соответственно к диодам Д1 и Д2. В отсутствие модуляции, когда частота входного напряжения совпадает с резонансными частотами контуров, напряжение U2, развиваемое на индуктивности второго контура, сдвинуто по фазе на 90' относительно напряжения t/lp.