Частотная модуляция и детектирование ЧМ-сигналов Исследование LC-автогенератора Трёхфазная четырехпроводная цепь Рассчитать мощность электродвигателя Сигналы с полосовыми спектрами Частотные свойства усилителей


Частотные свойства усилителей.

Из возможных классификационных свойств усилителей выделяют два основных : по виду связи между каскадами и по виду коллекторной нагрузки . Используя разработанную модель активного четырехполюсника рассмотрим свойства апериодического () и резонансного () усилителей с резистивнно-емкостной связью между каскадами.

а) Апериодический усилитель.

Эквивалентная схема выходной цепи такого усилителя имеет вид (см. рис.). Влияние входной цепи, в первом приближении, учтено источником тока SUвых. Частотные свойства будем анализировать, используя понятие .

Для получения зависимости  выразим  через . Для этого определим сначала напряжение U1, на зажимах 1 - 1, создаваемое током SUвых. Оно равно падению напряжения на сопротивление, эквивалентом параллельно - последовательной цепи, расположенной справа от режимов 1 - 1. Обозначим это сопротивление Zэкв и вычислим его :

 Zэкв= (27)

Тогда . (28)

Напряжение на выходе усилителя, на зажимах 2 - 2 будет равно

 , (29) 

где tн=RнС2 - постоянная времени нагрузочной цепи. На основании соотношений (26) ¸ (29) находим частотный коэффициент передачи

  (30)

Проанализируем соотношение (30). Анализ удобно разделить на независимый анализ в области нижних, средних и верхних частот.

В области нижних частот (w®0) сопротивление разделительного конденсатора 1/wСР больше, чем сопротивление RH, следовательно, wtH<<1. Влиянием проводимости wCBbIX и [RH+1/(wСг)]-1 в (30) можно пренебречь. Поэтому модуль выражения (30) принимает вид (при ).

 KU(w)»SRKwtH (31)

В области средних частот, где RH>>1/wCP, следовательно, wtH>>1; проводимость wCBbIX по-прежнему мала. Формула (30) еще больше упрощается:

 KU(w)=Kmax=SRK (32)

В области высоких частот проводимость wCBbIX соизмерима с , и (30) принимает вид :

 KU(w)»Kmax, (33) 

где tb=RKCBbIX. На очень высоких частотах, соответствующих условно wCBbIX>>, (33) упрощается :

 KU(w)»Kmax/(wtb) (34)

Ниже построена АЧХ апериодического усилителя.

Полоса частот, внутри которой K³0.7Kmax, называется полосой пропускания усилителя. Как следует из формулы (31) и (34) она равна

 2Dw= (35)

б) Резонансный усилитель ( линейный режим ).

От резистивного усилителя отличается только видом нагрузочной цепи (см. рис.).

В данном случае нагрузкой является параллельный колебательный контур и шунтирующее его сопротивление нагрузки каскада ( RH).

Для упрощения задачи будем считать, что шунтирующее действие RH велико и, поэтому, собственными потерями в контуре можно пренебречь. Кроме этого, можно пренебречь влиянием CP, поскольку резонансные усилители работают, как правило, на высоких частотах и поэтому 1/wC<<RH. 

 С учетом принятых упрощений, полная проводимость нагрузки источника тока SUBbIX будет равна

Ранее принято, что h22<<(1/RH), поэтому пренебрежем и влиянием h22:

Учитывая, что 1/wC=w, и L/C=p2, последнее соотношение принимает вид :

где  - обобщенная расстройка,

  - добротность контура.

Таким образом, полная проводимость нагрузки источника тока SUвых будет равна :  (36)

Запишем выражение для комплексного коэффициента передачи, учтя, что ранее было пренебрежено влиянием емкости СP :

  (37)

где Kmax - максимальное значение модуля частотного коэффициента передачи на резонансной частоте контура (x=0) ; j=(x) - фазочастотная характеристика контура.

В формуле (37) соотношение [RH/(1+jx)] определяет комплексное сопротивление контура с учетом внешних потерь в виде RH. Оно же определяет частотные свойства коэффициента передачи . Таким образом, АЧХ резонансного усилителя совпадает с АЧХ контура, образующего нагрузочную цепь.

Отметим еще две особенности : 1. выходная емкость транзистора компенсируется (учитывается) при настройке контура в резонансе ;

2. на сопротивлении нагрузки не расходуется мощность источника питания, поэтому оно может быть выбрано очень большим, что обеспечивает высокое усиление на частотах, близких к резонансной.

Самостоятельно

Используя обратное преобразование Фурье для комплексной передаточной функции определить импульсные характеристики апериодического и резонансного усилителей

Проанализировать вид полученных зависимостей с точки зрения инерционности схем.

Характеристики линейных активных четырехполюсников. Активной называют цепь, коэффициент передачи мощности которой больше единицы. С точки зрения закона сохранения энергии такое возможно, если в цепи действует дополнительный источник энергии, энергия которого преобразуется в энергию выходного сигнала. Преобразование осуществляется с помощью транзисторов, электронных ламп и других элементов, называемых активными. Эквивалентное представление цепи определяется режимом работы активного элемента. Для малых амплитуд переменного сигнала характеристики активных элементов практически линейны.

Свойства и характеристики активных линейных цепей с обратной связью. Сущность и типы обратной связи. Одной из характерных черт любого электронного устройства является наличие или отсутствие обратной связи, т.е. связи, определяющей передачу на его вход части сигнала с его же выхода. Наличие такой связи может быть обусловлено следующими факторами:

Стабильность коэффициента передачи замкнутой системы с ОС


Генерирование колебаний в электрических цепях