Усилители с избирательной нагрузкой

Усилители с избирательной нагрузкой предназначаются для усиления по напряжению или мощности немодулированных, модулированных (по амплитуде, частоте или фазе) или манипулированных (импульсных) сигналов высокой частоты в относительно узкой полосе частот. Они используются во входных цепях приемников в качестве усилителей радиочастоты (УРЧ), усилителей промежуточной частоты (УПЧ), выходных цепях передатчиков и так далее.

Избирательные усилители подразделяют на резонансные и полосовые.

В резонансных усилителях в качестве нагрузочного элемента используются, как правило, одиночные колебательные LC – контуры. В полосовых усилителях нагрузочными элементами являются сложные частотно-избирательные резонансные цепи, которые состоят из нескольких связанных между собой колебательных контуров (рис. 4.27), называемых часто фильтрами сосредоточенной селекции. Большинство полосовых усилителей работает на фиксированной (резонансной частоте f_о, а резонансные усилители, как правило, могут перестраиваться по частоте (f_о ¹ const). При усилении модулированных колебаний резонансная частота нагрузочного элемента должна быть равна несущей частоте усиливаемого сигнала (f_о = f_н), а полоса пропускания D f_п выбирается примерно равной ширине спектра D f_с входного сигнала (D f_п = D f_с).

Наряду с общепринятыми в качестве параметров усилителей с избирательной нагрузкой используются резонансная частота f_о (для резонансных усилителей – диапазон перестройки f_{о min} … f_{о mах}) и избирательность, оцениваемая величиной s _п коэффициента прямоугольности: ,

где D f_ni – полоса пропускания на уровне 0,1 от максимального значения коэффициента усиления. Величина s _п – характеризует избирательность контура, то есть его способность не только осуществлять неискаженную передачу сигналов в пределах полосы пропускания, но и ослаблять все сигналы за пределами этой полосы. Чем ближе s _п к единице, тем выше избирательность усилителя (а вместе с ним и добротность контура). На практике s _п лежит в пределах 0,4…0,8.

Принципиальные схемы резонансных усилителей на полевом и биполярном транзисторах представлены на рис. 4.28. В этих схемах колебательный контур L 2 C 3 является нагрузочным элементом, сопротивление которого на резонансной частоте f _o является очень большим и чисто активным. Для постоянного же тока источника питания сопротивление контура, наоборот, ничтожно мало. Поэтому вся энергия источника питания беспрепятственно поступает на выходной электрод транзистора.

Фильтр L 1 C 1 предотвращает связь между каскадами через источник питания, на частотах усиливаемого сигнала. Дроссель L 1 имеет минимальное сопротивление для постоянного тока. В результате все напряжение источника питания без потерь поступает на нагрузку усилителя. Токам же высокой частоты он оказывает большое сопротивление, не пропуская их на источник питания. В свою очередь, емкость С 1 для постоянного тока оказывает большое сопротивление, а для переменного тока представляет короткозамкнутый проводник. Назначение остальных элементов более подробно рассмотрено нами в п.4.6.

Неполное включение контура, имеющее место в схеме, приведенной на рис. 4.28, а, вызвано влиянием на него выходной проводимости (h _{22 э}), а также емкости коллекторного перехода С_к транзистора.

Шунтирование контура выходным сопротивлением биполярного транзистора и влияние на контур емкости коллекторного перехода С_к, величина которой зависит от приложенного напряжения и температуры, приводит к уменьшению коэффициента усиления по напряжению К_U, коэффициента прямоугольности s _п, вызывая отклонение резонансной частоты f _o колебательного контура от требуемой. Исходя из этого, на практике в схемах усилителей с избирательной нагрузкой целесообразно использовать полевые транзисторы, обладающие очень высокими значениями R_вх, R_вых, малыми значениями входных и выходных емкостей и малой зависимостью параметров от температуры.

Поскольку усилители с избирательной нагрузкой работают на достаточно высоких частотах, то величины L и С достаточно малы (). В связи с этим, при расчете параметров контура необходимо учитывать влияние на них паразитных емкостей. Эквивалентная схема усилителя на полевом транзисторе, в которой учтено влияние паразитных емкостей, приведена на рис. 4.29, а. Усилительные свойства транзистора учитываются в этой схеме крутизной его стоко-затворной характеристики S. Если последующий каскад выполнен также на полевом транзисторе (R_н = R_вх – велико), то эквивалентную схему можно упростить, пренебрегая влиянием R_н (рис. 4.29, б). В упрощенной схеме также учтено, что

С^/ = С_вых + С + С_м + С_вх,

где С_м – емкость монтажа.

Дата добавления: 2015-10-28