Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 28
Текст из файла (страница 28)
7.3). Полоса пропускания связана с добротностью контура соотношением (4=/в/(2/э/). ДобРотность УсилителЯ Д меньше добротности контура Ц, что связано с шунтирующим действием нагрузки и выходного сопротивления усилителя. Вводят 176 Рис. Хс понятие эквивалентного сопротивления контура усилителя В, ко~орое удовлетворяет соотношению 1 1 си э е„' = — + — + —. Ли, Яв В „Я„ Здесь Я „— выходное сопротивление усилителя ~В, св гв = г„/(1+ (3)~*' й„— сопротивление нагрузки; яь = =(/,/(7„— коэффициент включения контура к транзистору; си„= (/„/(Ä— коэффициент включения контура к нагрузке; Кв = Ц(С „Я) — резонансное сопротивление контура, где по- прежнему Й вЂ” сопротивление потерь в контуре. Тогда (зэков = Юзкв/пв Итак, эквивалентная добротность контура тем меньше, чем сильнее шунтируется контур сопротивлением нагрузки и выходным сопротивлением транзистора Влияние паразитных емкостей учитывают, вводя полную ЕМКОСТЬ КОН~ура уСИЛИтЕЛя С = Сии+ С Си„'+ С„яЬ'„Гдс С', — выходная емкость усилителя ( С „ъ Св = С„(1+ ())1; ф— емкость нагрузки.
С учетом последнего равенства получим аЯ=1/')/ьС, т. е. в реальном резонансном усилителе за !77 счет парвзитных емкостей несколько изменяется частота резонанса н соответственно добротность при неизменных значениях КиК,: Д,'„, = (7'К,/К, (7.2) где Я'= р'/К и р'=)/Я, Коэффициент усиления усилителя на резонансной частоте (3К т„т„ Кив К» + гб + г» (1 + (3) (7.3) Величины Квб и (2»»» сУщественно зависмт от коэффициентов включения контура т„и т„; при изменении т„и т„может также несколько изменяться и резонансная частота. С уменьшением коэффициентов включения эквивалентная добротность контура увеличивается, повышается избирательность усилителя, но его усиление при этом падает. Варьируя величины т„ и т„, можно обеспечить требуемые параметры усилителя.
ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 7.1. Рассчитать резонансный усилитель с последовательным включением 1.С-контура (см. рис. 7.1). Усилитель должен работать от источника сигнала с сопротивлением К, =0,1 кОм на нагрузку с параметрами К„= 1 кОм, С„= 100 пФ и обеспечивать резонансную частоту /в = 5(30 кГп, добротность Д, > 35 и усиление на резонансной частоте Кпв>20. Решение 1.
Выбираем подходящий транзистор по справочнику так, чтобы верхняя граничная частота /', » /в. Таким прибором может быль транзистор типа ГТ305А с частотой /; = 150 мГц. 2. Исходя из характеристик этого транзистора„ находим примерное расположение рабочей точки н определяем элементы схемы К„Кз, К„обеспечивающие выбранную рабочую точку. 3. Положим сначала, что коэффициенты включения контура т„= т„= 1, и определим элементы резонансного контура. Для выбранного транзистора С„= 7 пФ; следовательно, С,„„= = С» = С»(1 + (3) = 7 30 = 2 10 пФ.
Емкость нагрузки, по условию, С„=100 пФ. Для того чтобы емкости С „и С„не влияли на резонансную частоту„ выберем С„» С + С„. Пусть С„,„=!0000 пФ, тогда !.= = 1/(С»„,сабо) = 1/~С„„»(2кЯз1 = 10 мкГн. Известно (!01, что для катушки индуктивности небольших размеров в диапазоне частот 0,1-1 МГц характерны величины добротностей Д = 20 + 100. Потери в индуктивности контура обычно много больше потерь в емкости, и поэтому доброт- 178 ность контура определяется добротностью катушки. Выберем Д„„= 50, тогда 1,/ ю ю-' К Д (/ С„Ц )! 10в-10 " 50 ° — — 0,63 Ом, е ю ю С„К 1Ов 10 'з-0,63 4. Определим эквивалентное сопротивление контура из соотношения 1 1 тз и4 — = — + — + —, где К,„„= г,/(1 + (3) ге 20 кОм.
Отсюда К = 595 Ом. 5. Вычислим добротность всего в усилителя: вв» К , 597 (7 = Д вЂ” '= 50 — =20. Кв 1470 Рв . 7.4 с. 6. Найдем усиление на резонансной частоте: (3К ,т„т„ 30.0,595 К»+ге+к»(1+ р) 0,1+0,7 7. Из-за шунтирующего действия нагрузки значение К,„, получилось слишком малым. Примем коэффициент включения контура в нагрузку т»=0,5. Тогда пересчитанное значение К, =1,08 кОм; при этом Ц»»»=5(3 1,08/1,47=36,5 и Ксв —— = 30 1,08 0,5/0,8 20, т.
е. требования, сформулированные в условиях задачи, удовлетворены. 7.2. Для условий предыдущей задачи определить коэффициенты включения контура т» и т„, прн которых обеспечивается значение Д„„, = 30. Определить при этом значение Ксв. Прннятт„что т„= т„. Ответ: 0,67; 15,0. 7.3. Выбрать элементы параллельного ЕС-контура, который обеспечивал бы резонансную частоту 100 кГц и полосу пропускания 5 кГц Принять активное сопротивление потерь в контуре равным 100 Ом. Ответ: 3,18 мГн; 796 пФ.
7.4. Рассчитать резонансную частоту и коэффициент усиления на резонансной частоте усилителя, изображенного на рис. 7.4, если К, =10 кОм, Кз =% кОм, А=10 мГн, С= =1000 пФ. Считать операционный усилитель идеальным. Ответ: 5(3 кГц; 5. (7.б) (7.5) гс Рис. 7.10 Рис, 7,5 Рис. 7.б Рис. 7,9 Рис. 7.7 Рис. 7.11 Рис 7.б Рис. 7.11 1В1 в 7.2.
ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ РсС-УСИЛИТЕЛИ С ЦЕПЯМИ МИНИМАЛЬНОГО ТИПА Цепями минимального типа будем называть цепи, у которых на частоте настройки, где вносимый угол сдвига фаз равен нулю, коэффициент передачи достигает минимума. На рис. 75 представлены АЧХ и ФЧХ цепи минимального типа. Для получения резонансных характеристик обычного вида цепь минимального типа должна быть включена в цепь отрицательной связи достаточно широкополосного усилителя, причем частота настройки цепи минимального типа должна лежать в середине полосы пропускания этого усилителя. На рис.
7.6 показана структурная схема, а на рис. 7.7 — АЧХ избирательного КС-усилителя с цепью минимального типа. На частоте /с отрицательная обратная связь фактически отсутствует и коэффициент усиления будет наибольшим. По аналогии с резонансным контуром лзожно определить эквивалентную добротность Д, избирательного йС-усилителя: а„. = У'с7(2Л/0) Значение Д зависит, во-первых, от значения коэффициента усиления К,, так как чем больше Кр, тем круче АЧХ усилителя, и, во-вторых, от добротности Д пепи минимального типа. Количественно зту связь можно выразить формулой Оэкв 0Хе Отсюда следует, что эа счет достаточно большого коэффициента усиления можно добиться весьма высокой добротности,т. е.
узкой полосы пропускания избирательного ГсС-усилителя. Среди цепей минимального типа чаще всего используют двойной Т-образный мост (рис. 7.8). Основное его достоинство — добротность, сравнительно высокая для КС-цепей. В зависимости от выбора элементов моста возможны следующие случаи: а) на частоте настройки 7~ 0 и ~р = О, при этом частотные характеристики моста имеют вид, типичный для цепи минимального типа (рис.
7.9); б) на частоте настройки у > О и <р = к (рис. 7.10), в этом случае при включении моста в цепь отрицательной обратной связи возможен подъем АЧХ усилителя и лаже генерация, так как на частоте настройки обратная свюь становится положительной; в) третий, наиболее употребляемый, случай соответствует у О на частоте настройки. Прн этом фаза ~р претерпевает разрыв (рис. 7.11). В последнем случае обеспечивается наибольшая добротность избирательного усилителя без опасности самовозбуждения. Полобный режим обеспечивают балансировкой моста. Если мост симметричен, т.
е. й, = ссз = й, С, = Сз = С, то условия нулевого баланса, выражения для частоты настройки и добротности моста имеют вид 2С сс )/я (/и Сэ 2йз 2яйС 2(1+л)' где л — любое целое положительное число. При в= ! получаем условие нулевого баланса С2=2С, Кз = К/2, частоту настройки /е = !/(2кКС) и максимальную для симметричных мостов добротность (4=0,25.
Существенное влияние на работу двойного Т-образного моста оказывают сопротивления нагрузки и генератора сигнала Идеальные условия создаются при К„= 0 и К = оэ; при этом мост имеет симметричные характеристики относительно частоты настройки. Заметим, что возможная несимметрия характеристик моста, как правило, приводит к самовозбуждению избирательногс усилителя. Практически условия работы моста можно считать идеальными, если К,„„, > 100К„ (7.7) К „< К„/100. (7.3) На частоте настройки сопротивления К „и К „определяются по одной и той же формуле 1 Кв2. м Квы2.
м ~ К! 1/1+!1 Если при сравнении сопротивлений К и К, моста соответственно с соцротивлениямн К„и К„схемь2 усилителя оказывается, что они различаются менее чем на два порядка необходимо создать дополнительные условия, обеспечивающие симметричность характеристик моста В часпюсти, для схемы на рис. 7.12 условия симметрии будут иметь вид К,К =(1+л)К,К„, .К2С„=К2С2. (7.9) Если схема моста симметрична (К, = К,, С, = С,), то К, = (/(! +л)К,К„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
