Возможность изменения полосы пропускания подСооом необходимой степени (рязи между контурами является важным преимуществом связанных контуров. Кроме того, изменяя связь между контурами, можно получить такую форму резо-;::!1Юиой Кривой, которая бы обеспечивала требуемую избирательность колебательной г;!СтеА1Ы. Поэтому связанные контуры нчроко используются в разнообразных элект-I о И1ЫХ устройствах, в час1ности в усилителях и генераторах высокочасгсти111Х коле-бапий.

15.5. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

По принципу действия и схемному выполнению избирательные уси-лгтели можно разделить на: а) резонансные; б) полосовые; в) усилители с обратной связью.

Рассмотрим некоторые типовые схемы избирательных усилителей.

Резонансные усилители. В резонансных усилителях нагрузкой выходной цепи усилительного, элемента является параллельный ко-

О -Ем

Рис. 15.12. Схема резонансного транзисторного усилителя с автотрансформаторным включением контура.

--[-

Рнс. 15.13. Эквивалентная схема транзистор-ьюго каскада резонансного усилителя.

лебательный контур, имеющий высокое сопротивление /?рез Для резонансной частоты /о и малое сопротивление для других частот. В резонансных усилителях транзистор может быть включен по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором, однако в большинстве случаев используется схема с общим эмиттером, обеспечивающая максимальное усиление по мощности с малым уровнем шумов.

Частотная характеристика резонансного усилителя определяется параметрами колебательного контура, причем избирательные свойства контура могут быть наиболее полно реализованы в схеме усилителя при условии малого шунтирования контура выходным сопротивлением источ1шка сигнала и входным сопротивлением нагрузки. Известно, что транзистор имеет низкие входное и выходное сопротивления. Поэтому при построении схем транзисторных резонансных усилителей приходится считаться с шунтирующим действ}}ем этих сопротивлений на контур, ведущим к снижению коэффициента усиления каскада и ухудшению его избирательных свойств.

Для уменьшения влияния транзисторов (данного каскада и последующего) на контур в схемах резонансных усилителей, как правило,

используют неполное включение контура в коллекторную цепь транзистора. Такое включение может быть достигнуто, например, с помощью автотраисфорлгаториой схемы включещш контура (рис. 15.12). Принципиально работа ириведеиной схемы и назначение большинства ее элементов (Ср, Rb и Rb, Rs, Сэ) не отличаются от схемы каскада усиления низкой частоты. Однако включение контура в коллекторную цепь придает каскаду избирательные свойства.

Эквивалентная схема каскада приведена на рис. 15.13.

Со стороны выхода транзистора и со стороны нагрузки в контур вносятся реактивные сопротивления, которые изменяют его резонансную частоту, а также вносятся активные сопротивления, которые увеличивают затухание контура и изменяют его полосу пропускания.

Резонансная частота усилителя определяется резонансной частотой эквивалентного контура:

=-:=, (15.33)

Сзкз ==С + Ci,ml -f C,m + С,,, -f С. (15.34)

В выражении (15.34) С - собственная емкость контура; Ск - емкость транзистора; Сд - емкость нагрузки; Скат - емкость катушки; См - емкость монтажа; - коэффициент подключения контура к

транзистору (nij ~ ТГ") - коэффициент подключения контура

/ Uh

К нагрузке ~ ~

Эквивалентное резонансное сопротивление контура определяется выражением

+4 + 4. (15.35)

рез.экв реэ к

Заданная полоса пропускания усилителя П обеспечивается определенной величиной эквивалентной добротности Qkq контура:

Я=. (15,36)

Величину эквивалентной добротности можно найти из выражения

(?экв = , (15.37)

где рэкв - эквивалентное волновое сопротивление контура:

1

Рэкв---р - •

(15.38)

1 Помимо указанной схемы, в каскадах транзисторных резонансных усилителей находят применение схемы трансформаторной и емкостной связи контура с транзистором и с нагрузкой,

Коэффициент усиления каскада по напряжению на резонансной частоте приближенно можно рассчитать по формуле

л:о=-?%5. (15.39)

где ЯвхБ +э(1 -Ь Р) - входное сопротивление каскада.

Элементы контура и его связь с выходом транзистора и с нагрузкой необходимо выбирать так, чтобы обеспечить настройку каскада на заданную частоту, а также получить требуемую полосу пропускания и нужное усиление.

При построении высокочастотных резонансных усилителей приходится считаться с тем, что в транзисторах имеется внутренняя обратная связь и, кроме того, в усилителе возникают паразитные обратные связи. При расстройке, т. е. на частотах выше и ниже резонансной, колебательный контур представляет собой комплексную нагрузку и вносит дополнительный фазовый сдвиг. В результате общий фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами может оказаться таким, что в схеме возникнет положительная обратная связь н усилитель самовозбудится.

Для компенсации (нейтрализации) внутренней обратной связи в усилителе приход1[тся вводить в схему внешнюю обратную связь с противоположным знаком, т. е. усложнять схему.

В схемах резонансных усилителей с успехом используются туннельные диоды. Рассмотрим работу туннельного диода в режиме усиления.

Рнс. 15. 14. Упрощенная эквивалентная схема (а) (Rr - внутреннее сопротивление генератора напряжения; R„ - со-

Йд - отрицательное дифференциальное сопротии-ление туннельного днода) и графическое пояснение работы (б) усилителя на туннельном диоде {] - вольт-амперная характеристика нагрузки; 2 - вольт-амперная .характеристика туннельного диода; 3 - суммарная вольт-ампер пая характеристика схемы).

Как было показано в параграфе 9.7, если положение рабочей точки выбрать на падающем участке вольт-амперной характеристики, то туннельный диод будет обладать отрицательным дифференциальным сопротивлением (-Яд). Это свойство прибора широко используется для создания усилителей с относительно низким уровнем собственных шумов, успешно работающих в различных частотных диапазонах. Особенно перспективным является применение таких усилителей в диапазоне СВЧ.

l/jIO 7-1294