- •17.1 Резонансный усилитель с одночастотным контуром
- •17.2 Многокаскадные резонансные усилители
- •17.3 Усилители мощности
- •17.4 Однокаскадный транзисторный усилитель мощности,
- •17.5 Двухтактные выходные усилители мощности
- •17.6 Бестрансформаторные усилители мощности
- •18.1 Принцип работы lc-генераторов
- •18.2 Генератор с индуктивной обратной связью
- •18.3 Условия самовозбуждения
- •18.4 Стационарный режим работы автогенератора
- •18.5 Трехточечные lc-генераторы
- •18.6 Стабилизация частоты колебаний генераторов
- •18.7 Схемы кварцевых генераторов
- •Лекция №19 основы импульсной техники
- •19.1 Импульсные генераторы
- •19.2 Ключевой режим работы транзистора
- •19.3 Простейший транзисторный ключ
- •19.4 Переходные процессы в транзисторном ключе
- •19.5 Разновидности транзисторных ключей
- •19.6 Транзисторный ключ в элементах
- •19.7 Транзисторный ключ в элементах
- •20.1 Триггеры
- •20.1.1 Симметричный триггер
- •20.2 Мультивибраторы
- •20.2.1 Ждущие мультивибраторы
- •20.3 Генераторы линейно изменяющихся напряжений
- •20.3.1 Схема генератора линейного напряжения
- •20.4 Импульсные генераторы на основе операционных
- •21.2 Электронные реле
- •21.3 Электронные реле времени
- •Лекция №22 Источники питания радиоэлектронной аппаратуры
- •22.1 Общие требования к источникам питания
- •22.2 Выпрямители
- •22.3 Сглаживающие фильтры
- •22.4. Стабилизаторы
- •Литература
- •Конспект лекций
- •Часть 1. Электроника
в схеме с ОЭ происходит инверсия полезного сигнала. Схемы с ОБ и ОК не изменяют фазу;
в схеме с ОБ самая большая входная проводимость (равная S). В схеме с ОК входная проводимость самая малая;
в схеме с ОБ самая маленькая выходная проводимость. В схеме с ОК входная проводимость самая большая.
Лекция №17
РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И УСИЛИТЕЛИ
МОЩНОСТИ
Резонансными называются усилители, нагрузкой которых являются цепи с ярко выраженными резонансными свойствами. В простейшем случае это одиночный параллельный колебательный контур (LC-контур). Вид АЧХ резонансного усилителя с одиночным LC - контуром определяется свойствами нагрузки, то есть контура, сопротивление которого существенно увеличивается при отклонении частоты от резонансной. Поэтому полоса пропускания резонансных усилителей существенно меньше самой резонансной частоты.
.
По этой причине резонансные усилители относятся к классу узкополосных усилителей. Резонансные усилители должны обеспечивать не только большой коэффициент усиления Кусна ΔF0,7, но и необходимую частотную избирательность.
Избирательность условно зависит от типа резонансной системы, используемой в качестве нагрузки (одиночный контур, система связанных контуров, фильтр сосредоточенной избирательности) и от добротности Q.
Применение резонансных усилителей - усилители радио частот и промышленной частоты.
17.1 Резонансный усилитель с одночастотным контуром
Схема рассматриваемого усилителя приведена на рисунке 17.1.
Всхеме используется полевой транзистор с общим истоком (ОИ). Колебательный контур должен быть настроен на частоту входного сигнала и иметь полосу пропускания (с учетом шунтирующего действия транзистора и цепи потребителя) не меньше ширины спектра усиливаемого сигнала, резисторы R3и RU как обычно обеспечивают режим работы по постоянному току и его стабильность. Емкость CUустраняет отрицательную обратную связь по переменному току во всем рабочем диапазоне частот. Цепь RФСФ- развязывающий фильтр, препятствующий появлению в источнике переменной составляющей. Емкость СР- обеспечивает связь выходной цепи с цепью потребителя и развязку по постоянному току. Перечисленные элементы в резонансном усилителе не влияют на АЧХ и в последующем не учитываются.
Рассмотрим эквивалентную схему по переменному току (рисунок 17.2).
На рисунке 17.2 введены следующие обозначения: S - крутизна проходной ВАХ полевого транзистора на резонансной частоте; gвых,Свых- выходная активная проводимость и емкость транзистора; gк- проводимость контура на резонансной частоте; gп, Сп- цепь потребителя (в многокаскадном усилителе - это входная активная проводимость и емкость следующего каскада); СМ- емкость монтажа.
Если мы объединим однородные элементы, то можно записать:
gэкв=gвых+gк+gп(или gэкв=gвых+gк+gвх),
где gэкв- эквивалентная проводимость.
Сэкв=Свых+Ск+Сп+См(или Сэкв=Свых+Ск+См+Свх),
где Cэкв– эквивалентная емкость.
Это позволяет упростить эквивалентную схему (рисунок 17.3).
Получается параллельный колебательный контур, питаемый источником SUmвх. Из эквивалентной схемы можно получить коэффициент усиления:
,
где Yэкв - эквивалентная проводимость в катушке индуктивностиL:
где ;Rэкв- сопротивление контура при резонансе с учетом собственных и внешних потерь:
где - эквивалентная добротность контура:
.
В результате подстановки Yэкв в формулу дляKполучим:
.
На резонансной частоте коэффициент равен нулю, и усилитель имеет максимальный коэффициент усиления:
.
Резонансный коэффициент усиления определяется усилительными свойствами транзистора (S) и эквивалентным сопротивлением нагрузочного контура. Выражение для АЧХ рассматриваемого усилителя можно получить из выражения дляK(ξ):
.
Полоса пропускания определяется добротностью контура и его затуханием:
,
где - эквивалентное затухание контураd=1/Q.
Коэффициент прямоугольности такого каскада приблизительно равен десяти, следовательно, избирательность каскада также невысока.
Если выходные сопротивления и нагрузка подключены по входу следующего каскада и не шунтируют контур, то есть gвых<<gки gвх<<gк, то коэффициент усиленияKРиΔF0.7определяются характеристическим сопротивлением и добротностью самого контура (собственными потерями контура):
17.2 Многокаскадные резонансные усилители
В многокаскадных резонансных усилителях на биполярных транзисторах, выполненных по схеме с непосредственным включением, коэффициент усиления и избирательность могут значительно снизиться из-за сильного шунтирования контура достаточно большим входным сопротивлением следующего каскада.
Кроме того, выходное сопротивление транзистора по частоте fo, тоже может быть небольшим и оказывать шунтирующее действие. Для устранения этого шунтирующего действия целесообразно применение неполного подключения к контуру транзисторов двух смежных каскадов. Один из возможных вариантов приводится на рисунке 17.4.
Неполное включение обеспечивается автотрансформаторной связью контура как с коллектором транзистора VT1, так и с последующей нагрузкой.
Коэффициенты включения m1иm2определяются соотношениями:
,
где - амплитудное напряжение на нагрузке;- амплитудное выходное напряжение каскада.
Нарисуем эквивалентную схему каскада с двойным автотрансформаторным включением (рисунок 17.5).
Пересчитаем частоту, ток SUmвх, емкости транзистора VT1 и входной цепи следующего каскада, а также емкость монтажа, используя коэффициент включенияm1иm2в контур. В результате получим преобразованную схему,приведенную на рисунке 17.6.
Всхеме на рисунке 17.6 ток эквивалентного генератора равенm1·SUmвх, а проводимости и емкости определяются из соотношений:
Суммируя параллельно соединенные проводимости и емкости, можно прийти к еще более упрощенной схеме каскада с эквивалентным контуром LCэкв,Rэкв:
Полученная эквивалентная схема приведена на рисунке 17.7.
Эквивалентная схема на рисунке 17.7 универсальна, так как она справедлива при любом включении прибора и при любой схемной реализации связи контура с выходом транзистора и нагрузкой. В рассмотренной нами ранее схеме m1=1,m2=1. При неполном включении контура комплексный коэффициент усиления:
.
Модуль коэффициента усиления:
.
Коэффициент усиления на резонансной частоте (ξ=0):
.
Для получения максимального коэффициента усиления при заданной полосе необходимо обеспечить режим согласования:
.
Обычно собственные потери в контуре малы (gk << m12gвых, gk=0,), поэтомуgkмы пренебрегаем и получаем:
.
При выполнении этого условия резонансный коэффициент усиления имеет максимальную величину:
.
Для максимального усиления m1иm2выбирают из условий:
.
Однако, в реальных усилителях коэффициент усиления не должен превышать значений, соответствующих устойчивому коэффициенту усиления:
,
где ωРС12- реактивная составляющая проводимостиY12на резонансной частоте (для полевого транзистораС12=СЗИ, для биполярного транзистораС12=СКБ).
Если КР>КРуст, то деформируется АЧХ (полоса пропускания уменьшается, и сдвигается влево). ПриКР>>КРуст(условие самовозбуждения) схема является автогенератором.