Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Когда число каскадов превысит,пекоторос критическое значение, коэффи»кент усиления К»(о>а) начнет уменьшаться. Поэтому в широкополосных усилителях г одинаково настроенными контурами большое усиление при зада>п>ой полосе прон>окаиия ие всегда достижимо. Болыпее произведение коэффициента усиления ва полосу пропускания можно обеспечить в .усилителях с взаимно расстроеннычн конвурами илн с нолосовымп фильтрами. 8! 3.! 1. УСИЛИТЕЛЬ С ДВУХКОНТУРНЬ)М ФИЛЬТРОМ Применяют различные варианты усилителей с двухког(турными фильтрами.
Наиболее распространены индуктивная и внешнеемкостная связи между контурами. Связь контуров с усилцтельными приборами обычно бывает автотрансформаторпая или с помощью емкостного делителя. Рассмотрим вариант с индуктивной связью между контурами (рис. 3.25). Основные выводы при этом будут справедливы и для других вариантов. Перейдем к эквивалентной схеме, в которой выход Усилительного пРибоРа заменим генеРатоРом тока Рз,О! с пРоводимостью 6.,„и емкостью С„,„, а вход следующего каскада заменим проводимостью 6,„и емкостью С,„.
Эквивалентная схема показана на рис. 3.26, где С,=Ск~+лтзСвыв+С,ь Сз=С„з+ +пзСвв+С з — полные емкости; 6в~=60!+лт~бвы», 6вз=6оз+ +пз6„— полные проводимости. На основании теоремы об эквивалентном генераторе заменим генератор тока пзуз1О! генератором ЭДС Е! (рис. 3.27), которая находится как напряжение холостого хода между точками 1 1: Е,=гпУз!Ог/)ФСь ЗнаЯ коэффициент пеРедачи фильтРа Кф= =О/Еь можно найти коэффициент усиления Кф= 1 птл гзт РзКф Ов лО гллу,т . ыэ (3.94) О, О 1ыСт ы где р,=1/шоС1 — характеристическое сопротивление первого контура. Рис. 3.25 Выражение (3.94) справедливо для усилителя с фильтром, содерждщим любое число контуров (при соответствующем Кф). Фазрчастотиая характеристика усилители определяется фазочастотными характеристинами фильтра и усилительного прибора.
В отличие от одноконтурного усилителя она я данном случае имеет дополнительный фазовый сдвиг иа — и/2. Модуль коэффициента усиления К = (ыв/ы) глп(ры) рз Кф. Вблизи резонанса (ыв/ы 1) частотная характеристика усилителя я оснонном определяется частотной хараитеристикой фильтра: К = шл!рят) Рз Кф (3.95) Из теории линейных цепей иззестны выражения для Ко, Для даухконтурного фильтра при одинаковых параметрах контуров К, = Р/б.-(/(!+ ~ Р)э+46, (3.96) зде 8/ йвв/в/в.
С учетом (3.96) аыражение (3.95) примет вид К пэп 1)газ( Кэ р /')/(! + $э рэ)э + 4рэ. В /в'-каскадном усилителе коэффициент усиления Кзг (ы] = [шл)Уэт( Кв Щ/(! + $в — ()в)в+ 4 Рв)~ . При резонансе (8=0) Км (ыв) = 1лш1~ ш о( /?э й/( ! + () Л (3.97) (3.98) 3.12.
УСИЛИТЕЛИ С ФИЛЬТРОК4 СОСРЕДОЧЕННОй СЕЛЕКЦИИ Из (3.97) н (3.98) выражение частотной характеристики усилителя, если усилительный прибор выбран с достаточным запасом по частоте, имссг зид Км (ыэ) 1 )/(! +$э — рв)в+рв К и ( ы ) ь ! + Форма характеристики заянснт от р. При р(! опа одпогорбая; при р=! (критнчесиая спнзь) частотная характеристика имеет наиболее розную першину; при Р) ! она двугорбая, Частотная характеристика паиболес близка к прямоугольной, когда ппадипа между горбами соответствует допустимой неранномерностн з пределах по. .чосы пропускапия. /(ля настройки удобнее фильтры с критической снязыо между контурами (()= !).
Прн этом и фазопая характеристика ближе к линейной. пгниг/(/г Рис. 3.2? Рис. 3.26 83 Фильтры сосредоточенной селекции (ФСС) служат для получения пысокой селектизиостн и одновременно хорошей ранномсрпости усиления з заданной полосе пропускания.
Их применение целесообразно, сслн з УПЧ используется уси. лительпый модуль з интегральном исполнении, обсспсчняающий достаточно большое усиление, что часто делает ненужным усилительные каскады. Широко применяют ьС-фильтры различной сложности, электронехапические н пьезокерамические фильтры, Ими з оснозноы определяется частотная харак- Усб боб Усй га уэ ай Рнс.
3.30 Рнс. 3.23 Элекатаакуг>гиинакие наеибРизгааи>е»и Рис. 3.29 Рис. 3.31 Рис. 3.32 теристика тракта промшкуточной частоты. Если требуются дополнительные каскады, то их полосу пропускапия делают более широкой, чем у ФСС, жобы не ухудшись частотну>о характеристику. Сосредоточение сслсктивпости в одном каскаде обеспечивает большую устойчивость формы частотной характеристики тракта при изченснии температуры и рс>пима питания. Вслслстпис разброса параметров транзис>оров тракт с распределенной по иаскадал> селентннностью характеризуется меньшей устойчивостью частотной характеристики. г!а рнс.
3.28 показан пример схемы многозвенного бС-фильтра. Электро>>сханичсский фильтр в схеме усилителя иа рис. 3.29 сос>оиг нз входного магпитострикциопного преобразопателя электрических колебаний в механические, механического фильтра н выходного преобразователя механических колебаний н элок>рические. Эффект магнитострикции закл>очается а способности некоторых материалов (нинель, пермаллой) изменять свои размеры в магнитном попс.
Фильтр содержит ряд механических резонаторов н виде пластин, стер>иней нлн дисков с упругими связками. Механические колебании входного преобразователя позбу>кдают колебания в механических резонаторах, каждый из которых резонирует подобно колебательному контуру с очень высокой добротностью. Последний резонатор возбу>кдает колебания в выходном яреобразователе, который преобразует колебания в электрические за счет обратного эффекта магнитострвкции. Танис фильтры имеют близку>о к прямоугольной частотную характеристику, малые габариты и хорошую температурную стабильность.
Для получения очень узких полос пропускапия (порядка сотен или десятков герц) используются кварцевые фильтры (рис. 3.30,и). Фильтруюшсс действие кварцевого резонатора основано на резком уысньшении его полного со- противления в узкой полосе в окрестности резонансной частоты. Для иейтра лизации емкости кварцсдср>кателя фильтр выполняется по мостовой схеме. Плечи моста образованы конденсаторами Сь Ст, С» и емкостью кварцедсржателя.
Па частоте (я (рис. 3.30,б), где полное сопротивление кварца имеет емкостный характер, мост сбалансирован и напряжение на выходе практически отсутствует. Прн изл>снении частоты баланс нарушается и на выходе фильтра появляется наприжсцие, максимальное па частоте последовательного резонанса (э кварцевой пластины. Существуют также миогокварцевыс фильтры.
Пьезоэлектрический эффект наблюдается не только в чонокристаллах, но и поликристалличсских нсщестнах. К тания веществам отяосягся пьсзокерамическис материалы, позволяющие изготовлять резонаторы заданной формы и размеров, пригодные для построения миниатюрных фильтров. Благодаря низкой стоимости и малым разчерам этих резонаторов можно реализовать сло>кпыс по структуре фильтры с частотной характеристикой, близкой к прямоугольной. Для примера на рис, 3.3! показана схема фильтра лестничного типа. Пьсэоксрамичсскис ма>ериалы имеют более низкую по сравнению с кварцем температурную и временную стай>ильпость и более высокие потерв, но позволяют по.>Уча>ь относительные полосы пропускапия порядка О,!'тю В диапазонах метровых и дециметровых воли примсинются фильтры па поверхностных акустических волнах (ПЛВ).
Они состоят из пьезоэлектрической подложки (маари, миобат лития, танталат лития, гсрманат висмута), па ко>орую методами фотолитографии нанесены пленочные преобразователи в виде нстрсчно-штыревых гребепок (рис. 3.32). Если на входной преобразователь подать сигнал, то вследствие пьсзоэлснтрического эффекта в промежутках между штырями возникнет акустическая волна, которая распространяется в обе стороны от входного преобразователя. В одном из направлений волна затухает в поглошающей среде, в другом достигает выходного преобразователя, где обнаруживается благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту.
Фильтры Рнс. З.ЗЗ эс 1х. - 1х.-« д л 3.13. ВАРИАНТЫ СТРУКТУРЫ ПОЛОСОВЫХ УСИЛИТЕЛЕИ Рнс. 3.34 87 ва ПАВ относятся к классу фильтров, известных под названием трансверсальиых. Фильтрацию сигналов можно рассматривать как сложение задержанных сигналов с соответствующими весовыми коэффициентами. В полосе пропускаиия задержанные сигналы складыва«отся синфазно, а в полосе подавления— .противофазио. Структура траисверсального фильтра показана иа рнс. 3.33, Фильтр имеет линию задержки с «ч' отводами, причем каждый 'отвод характеризуется весовым коэффициентом а„.
Сумма взвешенных сигналов, снимаемых с отводов, образует выходное напряжение, Электроды встречно-штыревого пре.образователя, нанесенные на подложку, можно рассматривать как отводы ли.нии задержки, а шины — как сумматоры. В отличие от классического трансверюальиого фильтра у фильтра на ПАВ две системы отводов от линии задержки. 'Вго характеристика определяется двумя преобразователями (входиым и выходным], которые можно варьировать для формирования результирующей характеристики. Фильтры иа ПАВ ие являются минимально-фазовыми, так как в иих сигнал от входа к выходу проходит несколькими путями. В минимально-фазовых фильтрах АЧХ и ФЧХ однозначно связаны друг с другом.
Поэтому дли обес.печения линейности ФЧХ вводят корректор, что усложняет фильтр. У иемииимально-фазовых фильтров АЧХ н ФЧХ независимы, поэтому можно реализовать близкую к прямоугольной АЧХ, обеспечив в полосе пропускаиия линейность .ФЧХ. Фильтры на ПАВ прнменя«от для частот от 30 до 800 МГц с относительной .полосой пропускаивя от 0,1 до 30%, Их можно использовать в диапазоне частот от ! МГц до 3 ГГц, причем нижняя граница этого диапазона определяется размерамн подложек, а верхняя — воэможностью изготовления преобразователей. Достоиист'вами фильтров иа ПАВ являются хорошая селективность, малые габариты, возможность изготовления методами интегральной технологии, совместимость с интегральными модулямн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
