Резонансный усилитель с одночастотным контуром

Схема рассматриваемого усилителя приведена на рисунке 17.1.

В схеме используется полевой транзистор с общим истоком (ОИ). Колебательный контур должен быть настроен на частоту входного сигнала и иметь полосу пропускания (с учетом шунтирующего действия транзистора и цепи потребителя) не меньше ширины спектра усиливаемого сигнала, резисторы R₃и R_U как обычно обеспечивают режим работы по постоянному току и его стабильность. Емкость C_Uустраняет отрицательную обратную связь по переменному току во всем рабочем диапазоне частот. Цепь RФСФ- развязывающий фильтр, препятствующий появлению в источнике переменной составляющей. Емкость СР- обеспечивает связь выходной цепи с цепью потребителя и развязку по постоянному току. Перечисленные элементы в резонансном усилителе не влияют на АЧХ и в последующем не учитываются.

Рассмотрим эквивалентную схему по переменному току (рисунок 17.2).

На рисунке 17.2 введены следующие обозначения: S - крутизна проходной ВАХ полевого транзистора на резонансной частоте; gвых,Свых- выходная активная проводимость и емкость транзистора; gк- проводимость контура на резонансной частоте; gп, Сп- цепь потребителя (в многокаскадном усилителе - это входная активная проводимость и емкость следующего каскада); С_М- емкость монтажа.

Если мы объединим однородные элементы, то можно записать:

gэкв=gвых+gк+gп(или gэкв=gвых+gк+gвх),

где gэкв- эквивалентная проводимость.

Сэкв=Свых+Ск+Сп+См(или Сэкв=Свых+Ск+См+Свх),

где Cэкв– эквивалентная емкость.

Это позволяет упростить эквивалентную схему (рисунок 17.3).

Получается параллельный колебательный контур, питаемый источником SU_mвх. Из эквивалентной схемы можно получить коэффициент усиления:

,

где Y_экв - эквивалентная проводимость в катушке индуктивности L:

где ; R_экв - сопротивление контура при резонансе с учетом собственных и внешних потерь:

где - эквивалентная добротность контура:

.

В результате подстановки Y_экв в формулу для K получим:

.

На резонансной частоте коэффициент x равен нулю, и усилитель имеет максимальный коэффициент усиления:

.

Резонансный коэффициент усиления определяется усилительными свойствами транзистора (S) и эквивалентным сопротивлением нагрузочного контура. Выражение для АЧХ рассматриваемого усилителя можно получить из выражения для K(ξ):

.

Полоса пропускания определяется добротностью контура и его затуханием:

,

где - эквивалентное затухание контура d=1/Q.

Коэффициент прямоугольности такого каскада приблизительно равен десяти, следовательно, избирательность каскада также невысока.

Если выходные сопротивления и нагрузка подключены по входу следующего каскада и не шунтируют контур, то есть gвых<<gки gвх<<gк, то коэффициент усиления K_Р и Δ F _0.7определяются характеристическим сопротивлением и добротностью самого контура (собственными потерями контура):

Дата добавления: 2015-07-15