Главная | Обратная связь

Избирательные усилители

Избирательные (полосовые и резонансные) усилители применяются для усиления узкополосных сигналов. Усилители, настроенные на фиксированную частоту, называются полосовыми, а перестраиваемые по частоте избирательные усилители называются резонансными.

Простейшая схема полосового усилителя на БПТ по схеме с ОЭ приведена на рис. 2.10. Из сравнения схем, представленных на рис 2.10 и рис.2.5, видно, что у резонансного усилителя в коллекторной цепи вместо активного сопротивления включен параллельный колебательный контур. Поэтому при определении коэффициента усиления каскада следует учитывать резонансное сопротивление колебательного контура.

Основными показателями избирательных усилителей, связанными с амплитудно - частотной характеристикой, являются:

§ максимальный коэффициент усиления (коэффициент усиления на резонансной частоте) К₀ ;

§ средняя (резонансная) частота f₀ ;

§ ширина полосы пропускания на уровне 0,7 от максимального значения (на уровне половинной мощности);

§ избирательность.

 

 

Избирательность усилителя определяется крутизной склонов АЧХ. Чем резче изменяется коэффициент усиления на границах полосы пропускания, и чем меньше коэффициент усиления за пределами полосы пропускания, тем выше избирательность усилителя. В этой связи иногда вводят понятие коэффициент прямоугольности (к_п≥ 1), в качестве которого рассматривается отношение ширины полосы частот на уровне 0,1 (или 0,01, что должно быть оговорено) к ширине полосы пропускания .

Считается, что АЧХ таких усилителей должна приближаться к прямоугольной, что уменьшает искажения, вносимые усилителем в сигнал. Коэффициент прямоугольности идеальных резонансных усилителей равен 1

Для большинства избирательных усилителей отношение граничных частот рабочей полосы лежит в пределах 1.001 .. 1.005, что связано с особенностями резонансных систем.

Следует заметить, что при таком включении (см. рис.2.10) колебательный контур оказывается зашунтированным выходным сопротивлением собственного каскада и входным сопротивлением следующего за усилителем каскада. Результат шунтирования проявляется в ухудшении избирательности резонансной системы. Наиболее сильно шунтирование проявляется в схемах избирательных усилителей на БПТ. В этой связи в каскадах на БПТ, для уменьшения вредного влияния последующего каскада на избирательность усилителя применяется неполное включение контура в нагрузочную цепь.

Избирательные усилители применяются на высоких частотах (сотни кГц – единицы МГц). В качестве активных элементов в них используются биполярные или полевые транзисторы, а также интегральные микросхемы. В последнем случае элементы колебательной системы являются навесными элементами, так как их выполнение по интегральной технологии встречает существенные затруднения и не допускает точной настройки на конкретную частоту.

Полосовые усилители не требуют перестройки контуров, поэтому их резонансные системы более сложные, а избирательные характеристики по форме приближаются к идеальным.

В резонансных усилителях применяются простые частотно – избирательные цепи с одним (реже двумя) конденсаторами переменной емкости, чтобы не усложнять конструкцию.

На низких частотах резонансные системы на LC элементах из-за их недопустимо больших массо – габаритных характеристик не используются. Вместо них применяются схемы с частотно – зависимыми обратными связями на основе RC – цепей.

Принцип работы такого усилителя основан на том, что коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи, от которого зависит коэффициент передачи каскада, имеет ярко выраженную частотную зависимость (рис. 2.11): вблизи частоты f₀ он близок к нулю, так что коэффициент усиления каскада стремиться к К₀ ; для прочих частот за счет усиления ООС коэффициент передачи каскада резко уменьшается.

 

В цепи ООС НЧ избирательных усилителей часто используют двойной Т – образный мост, выполненный на RC элементах (рис.2.11, б). Эквивалентная добротность таких схем может достигать несколько десятков тысяч.

 

Усилители мощности

Основным недостатком предварительных усилителей, работающих в линейном режиме (в режиме А), является низкий КПД. Даже при максимально возможных амплитудах входных сигналов он не превышает 50%. В этой связи для получения в низкоомной нагрузке (громкоговоритель, передающая антенна) требуемой мощности сигнала применяются усилители мощности (УМ).

По способу подключения нагрузки УМ делятся на трансформаторные и бестрансформаторные. В современных схемах трансформаторные каскады практически не встречаются.

В бестрансформаторных выходных каскадах используют однотипные или разнотипные транзисторы, которые включаются по двухтактной схеме (рис.2.12, а).

Разнотипные транзисторы имеют идентичные параметры и их называют комплементарными. Схемы с однотипными транзисторами применяются крайне редко.

Оба транзистора включены по схеме эмиттерного повторителя. Поэтому схему часто называют двухтактным эмиттерным повторителем. Запитываются транзисторы от источника биполярного напряжения (или двух однотипных источников).

При подаче входного сигнала транзисторы работают попеременно, в так называемом режиме В (режим нелинейного усиления, когда выходная мощность сигнала близка к предельно допустимым соответствующим значениям параметров транзистора). КПД двухтактного каскада достигает предельного значения 87,5%.

 

 

Основной недостаток рассмотренной схемы – большие нелинейные искажения выходного сигнала из – за нелинейности начальных участков входных характеристик транзисторов. Для их устранения используют промежуточный режим (АВ) работы транзисторов, который обеспечивается подачей на транзисторы небольшого отрицательного напряжения смещения.