Узкополосного усилителя

Возможны линейный и нелинейный режимы работы усилителя. В усилителях с практически линейным режимом работы получается минимальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда можно представить совокупностью гармоник различной частоты (4.2). Искажение сигнала будет минимальным, если без искажения будут усиливаться все его гармонические составляющие. Свойство усилителя увеличивать амплитуду гармонических составляющих сигнала характеризует его амплитудно-частотная характеристика АЧХ [см. (2.91а)]. По типу АЧХ различают усилители медленно изменяющихся напряжений и токов, или усилители постоянного тока ( 10.59, а), усилители низких частот ( 10.59, б), усилители высоких частот ( 10.59, в), широкополосные усилители ( 10.59, г) и узкополосные усилители ( 10.59, д).

Классификация. По виду частотной характеристики усилители делят на: а) усилители медленно меняющихся сигналов (усилители постоянного тока); б) полосовые (широкополосные) усилители; в) резонансные (узкополосные) усилители.

Возможны линейный и нелинейный режимы работы усилителя. В усилителях с практически линейным режимом работы получается минимальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда можно представить совокупностью гармоник различной частоты (4.2). Искажение сигнала будет минимальным, если без искажения будут усиливаться все его гармонические составляющие. Свойство усилителя увеличивать амплитуду гармонических составляющих сигнала характеризует его амплитудно-частотная характеристика АЧХ [см. (2.91а)]. По типу АЧХ различают усилители медленно изменяющихся напряжений и токов, или усилители постоянного тока ( 10.59,а), усилители низких частот ( 10.59, б), усилители высоких частот ( 10.59, в), широкополосные усилители ( 10.59, г) и узкополосные усилители ( 10.59, д).

Промышленность выпускает аналоговые интегральные микросхемы (АИС) самого разнообразного функционального назначения. К АИС относят дифференциальные, операционные, широкополосные и узкополосные усилители, усилители низкой и промежуточной частот, компараторы, аналоговые перемножители, специальные схемы для радио и телевизионных приемников и для магнитофонов, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, аналоговые коммутаторы и ключи, стабилизаторы напряжения, генераторы сигналов специальной формы, а также ряд других ИС, выполняющих специальные функции обработки аналоговых сигналов.

Узкополосные усилители усиливают сигналы в очень узко» полосе частот, которая может быть выбрана в любом участке-частотного спектра. За пределами этого участка усиление устройства близко к нулю.

ных контуров, избирательные усилители называются резонансными. Избирательные усилители с плоским или многогорбым средним участком и резко ограниченными краями амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) называются полосовыми. Имеются и специальные узкополосные усилители с полосой пропускания всего несколько герц. На 1.3 изображены АЧХ некоторых усилителей.

В качестве усилителя сигнала С/вх следует применять узкополосные усилители (см. § 10.9) с резонансной частотой fo = /M.

Узкополосные усилители. Узкополосные усилители представляют .собой обычные усилители, охваченные частотно-зависимой*

§ 6.4. Узкополосные усилители

спектр которого концентрируется вблизи некоторой средней частоты, обычно применяются узкополосные усилители. Для этой цели, конечно, может быть использован и широкополосный усилитель, однако узкополосные усилители обладают тем достоинством, что они не усиливают посторонних мешающих сигналов.

Узкополосные усилители могут быть также получены при использовании обратной связи. Пример такого усилителя помещен ниже (в § 6.10).

Для избирательного усиления служат специальные избирательные узкополосные усилители, у которых отношение частот Fb/Fh = 1,001... 1,1. Такая избирательность нужна, чтобы отстроиться от ненужных сигналов и помех. Резкая зависимость коэффициентов усиления избирательного усилителя от частоты достигается, как правило, включением частотных фильтров в цепь усилителя или цепь обратной связи. В качестве усилителя в избирательных усилителях может быть использован любой широкополосный усилитель (УПТ или усилитель с резистивно-емкостной связью). Частотные фильтры обратной связи обычно представляют собой цепи, состоящие только из резисторов и конденсаторов RС-цепи. Частотные фильтры усилителей выполняют на реактивных элементах (дросселях L и конденсаторах С), на так называемых ZC-фильтрах.

амплитуде и узкополосного усилителя, имеющего полосу частот, достаточную для пропускания сигнала и резко недостаточную для пропускания широкополосной импульсной

•*—"----' g) ^------"—*• амплитуда которого не превышает порог ограничения. При этом амплитуда широкополосной импульсной помехи может во много раз превышать порог ограничения t/OIp ограничителя. После выходного узкополосного усилителя сигнал будет значительно больше помехи, так как узкополослый усилитель пропускает сигнал, не

с выхода эмиттерного повторителя, а в качестве нагрузки моста использовать вход эмиттерного повторителя. Эти принципы положены в основу построения схемы узкополосного усилителя, приведенного на 6.79.

Для характеристики избирательности узкополосного усилителя вводится понятие эквивалентной добротности, определяемой по амплитудно-частотной характеристике из выражения (6.180). Эквивалентная добротность тем выше, чем больше Ки УСЙ-лигеля, охваченного избирательной обратной связью. При применении двойного Т-образного моста Сэкв=/Си/4.

Рассмотрим некоторые особенности узкополосного усилителя с колебательными контурами ( 6.10, б, в). Его эквивалентная схема приведена на 6.10, г. Нагрузкой транзистора служит колебательный контур, сопротивление которого имеет максимальное значение для одной определенной частоты со„. Поэтому нетрудно выбрать конденсатор С достаточной величины, чтобы его сопротивление 1/(о0С было много меньше сопротивления параллельно включенных Ссх, К и Свх. В этом случае схему можно упростить, считая замкнутым конденсатор С, практически не влияющий на передачу переменных составляющих сигнала ( 6.10, д). Сопротивление теперь оказывается присоединенным параллельно контуру, и его

где сопротивление контура при резонансе Z0(, = р2//?, э. д. с. источника питания еп и максимальное значение импульса тока im — • постоянные величины для выбранной схемы, а отношение af/ot0 может быть найдено на основании метода Берга. Вычисление a!/a0 приводит к зависимости, изображенной на графике 8.42. Как следует из него, максимальный к. п. д. узкополосного усилителя мощности обеспечивается режимом работы схемы с углом отсечки 8 « л /2.

линейного приближения ничего сказать нельзя. Амплитуда колебаний в генераторе (самовозбуждающемся усилителе) определяется нелинейными его свойствами, в частности, для узкополосного усилителя его амплитудной характеристикой.

9.2. Определение мгновенных значений тока в цепи о транзистором в отсутствие тока смещения (а) и амплитудная характеристика узкополосного усилителя (б).

Амплитудные характеристики узкополосного усилителя сравнительно легко могут быть вычислены количественно, если обратиться к материалу § 8.5 и применить для решения этой задачи кусочную аппроксимацию динамических характеристик. Зависимость коллекторного тока от времени для первого режима (рабочая точка в середине квадратичного участка) при воздействии на усилитель гармонического сигнала вида

Таким образом, в основу устройства генераторов гармонических колебаний может быть положена схема узкополосного усилителя с положительной обратной связью, за счет которой возникает самовозбуждение. Установление стационарной амплитуды колебаний определяется нелинейностью характеристики активного элемента (транзистора, лампы). Частота колебаний генератора зависит от частотных характеристик усилителя и цепи обратной связи и определяется, главным образом, условием генерации для фаз (9.2). В генераторе, построенном на основе резонансного усилителя, коэффициент обратной связи не зависит от частоты (9.13), значит, фр = 0, коэффициент же передачи усилителя определяется свойствами колебательного контура и зависимость фазового сдвига от частоты для него имеет вид (см. § 3.1):

ных колебаний, однако жесткий оказывается энергетически более выгодным. Действительно, 1енератор электрических колебаний с этой точки зрения не отличается от узкополосного усилителя мощности (см. § 8.10), т. е. наиболее экономичным для него будет режим с углом отсечки 90°, что соответствует жесткому режиму.

Электромеханическая система. Электродвигатель (М), вращая ось блока конденсатора настройки КПЕ, перестраивает приемник в заданном диапазоне частот ( 2-106). При точной настройке на радиостанцию на выходе узкополосного усилителя УУПЧ появляется напряжение, которое после детектиро"вания и усиления в УПТ останавливает вращение оси блока КПЕ, фиксируя настройку на данную радиостанцию. Изменяя напряжение на входе УПТ, можно осуществлять прием радиостанций с различной напряженностью поля в месте приема. От ширины полосы пропускания УУПЧ зависит точность настройки приемника,