1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Пример 11.3 Определить резонансную частоту, коэффициент усиления и ширину полосы частот схемы на рис. 1!.5: а) если 1/Ь„= сс; б) если !76., = 20000 Ом. с=оп е с Рис. 11.0. Схема к примеру 11.3. Решение а. Резонансная частота 7о = 1/2л ГХС= 1/2л ~10во 1Ов/2л = !5924 Гц Для определения коэффициента усиления нужно найти )! .
Яр = ДгоЬ= 50 2л 15924 Гц 10 ' Гн = 5000 Ом. Коэффициент усиления схемы на резонансной частоте А, = — д„А, = — 0,2 См. 5000 Ом = — 1000. Ширина полосы частот равна Го!Д = 15924 Гц!50 = 315 Гц. Следовательно, значение коэффициента усиления снизится на 3 дБ и будет равно 0,707 своего резонансного значения при Г= !5 924 + 157,5 Гц. б. Если 1/Ь,„= 20000 Ом, действующее Яр равно 5000 Ом ! ! 20000 Ом = = 4000 Ом. Д' = йр/гоЕ= 40007!2л ! 5 924 Гц !О з Гн) = 40. РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ Коэффициент усиления на резонансной частоте схемы А„= -д Я, = — 800. Ширина полосы частот ВИ'= 15 924 Гц/40 = 398 Гц Из ~11,3) видно, что Д увеличивается линейно в зависимости от частоты.
Для реальных катушек индуктивностей это не является точным утверждением по причине влияния высокочастотных эффектов на увеличение сопротивления ГЛАВА ! 1 АЧХ одноконтурного резонансного усилителя также показана на рис. 11.6. Схемы, имеющие лучшую избирательность, с более плоской вершиной и более крутыми фронтами, являются улучшенными схемами одноконтурного резонансного усилителя. Избирательность часто измеряется коэффициентом формы или отношением скатов характеристики.
Типичным отношением скатов является значение 60 дБ/6 дБ, или отношение ширины полосы при уменьшении на 60 дБ средней частоты к ширине полосы при уменьшении на 6 дБ. Небольшое отношение указывает, что усилитель имеет крутые фронты и высокую избирательность. Более детальное рассмотрение данного вопроса можно получить в справочной литературе РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ 445 где Д вЂ” добротность первичной стороны, а Д,— добротность вторичной.
Если реальная величина й меньше й„выходной сигнал мал. С увеличением й выходной сигнал возрастает и принимает максимальное значение при Й = Й,. Если й отрегулирован таким образом, что он превышает й„дальнейшего роста выходного сигнала не наблюдается, но возникают двойные пики и впадина, как показано на рисунке. Большинство связанных резонансных контуров с трансформаторной связью настраиваются на критическую связь. Они имеют лучшую форму выходного сигнала (более плоскую вершину и более крутые фронты), чем одноконтурный резонансный усилитель.
Если используется УПЧ, то связан- ные резонансные контуры обычно помещаются в его корпусе. Контуры ...,...,...,...,...,...,,, ппоъ~РжъГГочной...час;ГО'Гь1 И54Рнъ"Г кт~итическ~Ркъ связь и их ин пъ~ъ"т'ивиоР ГЛАВА П Рис. 11.10. Двухкаскадный резонансный усилитель. друга и от сопротивления транзисторов, поэтому применяются полевые транзисторы с управляюшим рл-переходом (см. гл. 5).
Коэффициент усиления усилителя в такой схеме равен произведению коэффициентов усиления каждого отдельного каскада. Хотя каждый каскад настраивается на одну и ту же частоту, полоса частот тем не менее будет сужаться по мере добавления каждого нового каскада, поэтому улучшение за счет дополнительных каскадов ограничено. В усилителе с расстроенными одноконгнурными каскадами каждый каскад имеет небольшую расстройку частоты, которая улучшает его АЧХ. Наиболее распространенным усилителем с расстроенными одноконтурными каскадами является усилитель Балглгераорлго, или усилитель с максимально плоской АЧХ. На рис.
1!.11 приведена зависимость коэффициента усиления от частоты для усилителя этого типа, где п-число каскадов. Кривая для л = 1 является характеристикой простейшего одноконтурного резонансного усилителя, раск -го е й-ю х -эо 6 -40 од аг ол с:,во,вг г в в в ю Рис. 11.11. Зависимость относительного максимально плоской АЧХ при различном коэффициента усиления от частоты для числе л 12). 447 РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ смотренного ранее. Можно заметить, что при увеличении числа каскадов вершина становится более плоской, а фронты — более крутыми.
На рис. 11.11 х является отношением отклонения частоты от резонансной к полавшче ширины полосы частот. Таким образом, если усилитель имеет резонансную частоту 10 МГц и ширину полосы частот 1 МГц, х будет равен 1 при 950 и 1050 кГц. Как видно иэ рис. 1!.11, коэффициент усиления усилителя снижается на 3 дБ при х = 1, как и должно быть. Пример 11.4 Резонансная частота усилителя равна 15 МГц и ширина полосы частот 2 МГц. На сколько дБ уменьшится коэффициент усиления на частоте 13 МГц в однокаскадном и трехкаскадном усилителях? Решение Требуемая частота отклоняется от резонансной частоты усилителя на 2 МГц. Половина ширины полосы частот равна 1 МГц.
Следовательно, х = Частотное отклонение!Полоса частот?2 = 2 МГц/! МГц = 2. На рис. ! 1.1! показано, что при х = 2 коэффициент усиления однокаскадного усилителя уменьшается на 6 дБ, а коэффициент усиления трехкаскадного усилителя — на 18 дБ. Согласно расчету усилителя с максимально плоской АЧХ, пользователь сначала должен определить число каскадов усилителя (л), его резонансную частоту !)) и ширину полосы частот (ВИ'), много меньшую по сравнению сД. Это является узкополосной аппроксимацией. Затем пользователь должен решить, где разместить полюса (см.
разд. 7.3.3) резонансного контура. В первом приближении каждый каскад имеет один полюс. Мнимая часть каждого полюса является резонансной частотой резонансного контура (которая не равна 7" для большинства каскадов), а действительная часть зависит от Д резонансного контура. Положение полюса при узкополосной аппроксимации показано на рис. 11.!2 и определяется следующим образом: 1. Проводится окружность на з-плоскаспш. Центром окружности является А, а диаметром — требуемая ширина полосы частот.
2. Первый полюс располагается на этой окружности под углом 180'/2п градусов относительно вертикали, где п — число полюсов усилителя. Рис. 11.12. Расположение полюса в б-плоскости: а — перспектива; б-увепиченб ный вид полюса. ГЛАВА Ы 3. Остальные полюса располагаются на окружности под углом 180'/и по отношению к первому полюсу. На рис. ! 1.!2, а изображена окружность на л-плоскости в перспективе (а) и дан ее увеличенный вид. На ней показано расположение полюсов для двухполюсного усилителя (черным цветом) и для трехцолюсного усилителя (голубым цветом). Пример 11.5 Определить положение более высокого полюса двухполюсного усилителя Баттерворта.
Решение Так как л = 2, первый полюс находится под углом 45' к вертикали, и его радиус равен ВИ)2. Мнимая часть полюса определяется частотой ()в + ВИ(2 гйп 45'), или ()в + 0,35 ВИ'). Действительная часть полюса определяется на — 0,35 ВИ'. Таблица 11.1. Узкополосный успаятель е раестрвеннымя одцокоатурпымя каеквламя (макепмальяо алпекая АЧХ) !. Расстроенная пара (и = 2) Оба каскада настроены па (в+ 0,35 ВИ', каждый имеет ширину полосы частот 0,707 ВИ' 2.
Расстройка трех каскадов (я = 3) Один каскад настроен на )в н имеет ширину полосы частот ВИ' Два дРУгих каскада настРоены на 7я + 0,43 ВИ' и имеют шиРинУ полосы частот 0,50 ВИ' 3. Расстройка четырех каскадов (п = 4) Два каскада настроены на7в ~ 0,46 ВИ'и имеют ширину полосы частот 0,38 ВИ' Два других каскада настроены на 7" + О,!О ВИ' н имеют ширину полосы частот ОВ2 ВИ' Прямгяаняг.) -резонансная частота всего усилителя, ВИ' — резуяьтяруюшвя ширина полосы частоТ яв уровне 3 яь.
В табл. 1!.! показано расположение полюсов для усилителей с расстроенными одноконтурными каскадами с 2, 3 и 4 полюсами. Ею можно воспользоваться при расчете таких усилителей, как показано в примере 11.6. Пример 11.6 Рассчитать резонансные контуры для трехкаскадного усилителя Баттерворта с резонансной частотой 10 МГц и шириной полосы частот 1 МГц. Использовать катушку индуктивности 10 мкГн, имеющую Д = 50. Решение Проведем расчет для полюса наивысшей частоты.
Расчет двух других полюсов будет аналогичен этому. Согласно табл. 11.1, полюс наивысшей частоты настРаиваетсЯ на (ув+ 0,43ВИ'). Следовательно, Усилитель имеет высокочастотный полюс на частоте 10,43 МГц. Из таблицы можно также РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ 451 торы синусоидальных колебаний используются для генерации тестовых сигналов, для получения частот радиопередатчиков и в радиоприемниках. Примером может служить гетеродин радиоприемника. Генераторы прямоугольных импульсов часто служат источниками синхронизирующих сигналов, используемых для синхронизации и управления работой цифровых схем и компьютеров.
Паразитные колебания (рис. 11,14,в) — это нежелательные, неуправляемые колебания, возникающие в схемах, не рассчитанных для работы в режиме генерации. Их форма не обязательно синусоидальная ~рис. 11.14,в). Паразитные колебания наиболее часто возникают в усилителях с высоким коэффициентом усиления, и разработчики этих усилителей прилагают значительные чгипнтт ппя итт четпанЕниия Лттчттттж.т~~пнт,тй чт.ипитт*.ппв На 6ипттпттттнттх тттан",:;,."...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
