Резонансні підсилювачі - раздел Образование, Основи радіоелектроніки Ці Підсилювачі Найчастіше Використовуються Для Виділення Та Підсилення Радіоч...
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт підсилення , частота максимального
Рис. 5.11. Принципові схеми резонансних підсилювачів, побудованих на одиночному
(а) і зв'язаних (б) контурах, та їх еквівалентна схема (в)
підсилення , смуга пропускання і вибірність, що визначається крутістю схилів АЧХ, або її коефіцієнтом прямокутності. В колі навантаження такого підсилювача є резонансний фільтр у вигляді коливального контуру чи системи коливальних контурів. Такий підсилювач називається підсилювачем із зосередженою селекцією (рис. 5.11).
Між вимогами до коефіцієнта прямокутності та ширини смуги пропускання підсилювача існує протиріччя, яке не завжди можна вирішити за допомогою схем зосередженої селекції. Тому в багатокаскадних резонансних підсилювачах з розосередженою селекцією сигналів застосовується взаємне розстроювання контурів (рис. 5.12). Залежно від кількості каскадів такі підсилювачі називаються підсилювачами на розстроєних парах і розстроєних трійках контурів. Принцип збільшення вибірності при збереженні широкої смуги пропускання і достатній рівномірності вершини АЧХ багатокаскадного підсилювача полягає в тому, що загальне їх рівняння визначається як добуток рівнянь характеристик окремих каскадів. Здобутий ефект для випадку розстроєних пар контурів при критичному їх розстроюванні ілюструє рис. 5.12, б.
Існують також вибірні підсилювачі з резонансними системами на п’єзокварцових, магнітострикційних та інших фільтрах. Властивості резонансних підсилювачів значною мірою залежать від типу резонансної системи і способів її зв'язку з навантаженням та електронним приладом.
Рис. 5.12. Приклад резонансного двокаскадного підсилювача на розстроєних парах
контурів (а) та ілюстрація принципу формування його АЧХ (б)
Підсилювачі з одиночним коливальним контуром використовують переважно тоді, коли треба змінювати резонансну частоту, для чого застосовується конденсатор змінної ємності. Згідно з (4.27) при цьому змінюється хвильовий опір, а разом з ним усі еквівалентні параметри коливального контуру, в тому числі коефіцієнт передачі.
Вихідний опір транзистора і навантаження наступних елементів схеми суттєво впливають на вибірні властивості резонансного фільтра, його еквівалентну добротність та резонансний опір. Тому в резонансних підсилювачах завжди застосовують неповне вмикання коливального контуру з обох боків, як показано на рис. 5.11, а, б. Коефіцієнт підсилення такого каскаду на резонансній частоті визначається виразом
, (5.13)
де і — коефіцієнти вмикання контуру з боку його входу та виходу; —провідність прямої передачі транзистора; — еквівалентний резонансний опір контуру
У підсилювачах із зосередженою вибірністю на парі зв'язаних контурів суттєвим є забезпечення однакових еквівалентних добротностей в обох контурах і критичного рівня зв'язку між ними. За цих умов форма резонансної характеристики підсилювача наближається до ідеальної, а коефіцієнт підсилення
. (5.14)
Підсилювачі з розосередженою вибірністю та взаємно розстроєними контурами простіші в налагодженні й експлуатації, ніж двоконтурні,а за вибірними властивостями вони їм ідентичні, якщо фактор зв'язку і параметр розстроювання однакові. Коли фактор розстроювання дорівнює одиниці, його називають критичним, а форма резонансної характеристики в цьому разі наближається до ідеальної. Коефіцієнт підсилення такого підсилювача
. (5.15)
Коефіцієнт прямокутності АЧХ в обох розглянутих випадках визначається виразом
(5.16)
і наближається до максимально можливого значення .
При побудові високочастотних резонансних підсилювачів треба враховувати внутрішній ЗЗ у транзисторі (параметр ), а також паразитні ЗЗ, що неминуче виникають у схемі. Фази сигналів у колах цих зв'язків можуть непередбачено змінюватись; тому стійкість роботи підсилювача може порушуватись, зумовлюючи його самозбудження. Для усунення самозбудження в схеми підсилювачів уводять елементи компенсації внутрішнього ЗЗ, але це ускладнює їх. Виходом із цього становища на високих і надвисоких частотах є застосування замість транзисторів тунельних діодів.
Як випливає з (3.8), якщо положення РТ вибрати на спадній ділянці ВАХ, то тунельний діод матиме негативний диференціальний опір – . Ця його властивість використовується для створення підсилювачів надвисоких частот із відносно низьким рівнем власного шуму.
На рис. 5.13, а зображено спрощену еквівалентну, а на рис. 5.13, б спрощену принципову схеми підсилювача на тунельному діоді. Уявімо собі, що замиканням вимикача вилучено зі схеми опір ; тоді за умови в навантаження передається максимальна потужність
. (5.17)
Якщо розімкнути , то потужність у навантаженні
. (5.18)
За умови маємо
, (5.19)
тобто завдяки тунельному діоду потужність у навантаженні зростає в чотири рази.
Рис. 5.13. Спрощені еквівалентна (а) і принципова (б) схеми підсилювача на
тунельному діоді та ВАХ, що ілюструють його роботу (в)
Проаналізуємо роботу послідовного підсилювача на тунельному діоді (та ввімкнено послідовно) за допомогою ВАХ (рис. 5.13, в). При послідовному з'єднанні опори додаються. Тому ВАХ навантаження (пряма лінія 1) і тунельного діода (крива лінія 2)
додаються шляхом додавання напруг, що відповідають одному й тому самому струмові. Будуємо сумарну ВАХ схеми 3. РТ вибрано в середині спадної сумарної ВАХ. Як бачимо, малим змінам вхідної напруги відповідають значні зміни струму в колі і напруги на навантаженні.
На принциповій схемі (див. рис. 5.13, б) коливальний контур утворюють котушка та ємність діода . Джерело живлення разом з резисторами й визначають положення РТ за постійним струмом, а дросель , блокує джерело живлення від змінного струму.
Сучасні підсилювачі на тунельних діодах працюють на частотах до десятків гігагерців.
Резонансні підсилювачі некритичні до нелінійних спотворень, тому їх можна використовувати при різних рівнях вхідного сигналу з РТ на лінійній або нелінійній ділянках ВАХ.
Якщо амплітуду сигналу на вході резонансного підсилювача збільшувати так, що вона виходить за межі лінійної ділянки ВАХ, то спочатку форма колекторного струму в транзисторі спотворюється, а при подальшому збільшенні напруги сигналу на вході транзистор переходить у режим роботи з відсіканням колекторного струму. Таким чином,
Рис. 5.14. Діаграми, що ілюструють роботу резонансного підсилювача в нелінійному
режимі (а), і графіки функції α (б)
струм через транзистор проходить лише впродовж частини періоду і перетворюється на періодичну послідовність імпульсів, форма яких (і час проходження струму) залежить від кута відсікання струму (рис. 5.14, а). Цей кут відповідає половині тієї частини періоду, протягом якої в колі проходить струм, і може набувати значень від 0 до . Якщо 90°<<180°, то режим роботи транзистора називають недонапруженим, якщо < 90° —перенапруженим, а при = 90° — критичним.
Періодична послідовність імпульсів струму може бути подана у вигляді ряду Фур'є, амплітудні значення складових якого залежать від та максимального значення імпульсів колекторного струму:
(5.20)
де α0, α1,…, αn — коефіцієнти розвинення (коефіцієнти гармонік Бер-га), залежність яких від θ зображено на рис. 5.14, б.
Коливальний контур як резонансну систему настроюють на одну з частот, частіше — на частоту першої гармоніки, а тому форма напруги на ньому залишається синусоїдною. Форма напруги тим точніше відповідає синусоїді, чим вище вибірні властивості контуру. Амплітудне значення напруги першої гармоніки на контурі
(5.21)
Нелінійний режим роботи резонансних підсилювачів використовують у підсилювачах обмежувачах амплітуди (наприклад для усунення паразитної АМ), в радіопередавачах для підсилення потужності як найбільш економічний, а також для множення частоти настроюванням контуру на одну з вищих гармонік струму. Крім того, цей режим застосовується при роботі автогенераторів, побудованих на основі резонансних підсилювачів.
Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Резонансні підсилювачі
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій
АМ – амплітудна модуляція
АРП – автоматичне регулювання
АХ – амплітудна характеристика
АЦП – а
ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип
Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (
Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно
Багатоканальна передача інформації
Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається однокана
Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних
Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (
Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир
Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн
Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10
Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу.
Назва приладу походить як словосполучення від двох англі
Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя
Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу
Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.
Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов
Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек
Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром
Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо
Властивості найпростіших RС-елементів
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшен
Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб
Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Підсилювачі потужності
Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсил
Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі
Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн
Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор
Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува
Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його
Загальна структура і типи генераторів
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи г
Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути
Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл
Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно
Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.
Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана
Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені
Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас
Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн
Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються
Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев
Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (
Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча
Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі
Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус
Оброблення цифрової інформації
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами.
Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та
Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен
Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж
Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а
Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють
Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб
Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення
Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит
Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн
ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с.
2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, частота максимального
, смуга пропускання 
і вибірність, що визначається крутістю схилів АЧХ, або її коефіцієнтом прямокутності. В колі навантаження такого підсилювача є резонансний фільтр у вигляді коливального контуру чи системи коливальних контурів. Такий підсилювач називається підсилювачем із зосередженою селекцією (рис. 5.11).
, (5.13)
і 
— коефіцієнти вмикання контуру з боку його входу та виходу; 
—провідність прямої передачі транзистора; 
— еквівалентний резонансний опір контуру
. (5.14)
. (5.15)
(5.16)
.
), а також паразитні ЗЗ, що неминуче виникають у схемі. Фази сигналів у колах цих зв'язків можуть непередбачено змінюватись; тому стійкість роботи підсилювача може порушуватись, зумовлюючи його самозбудження. Для усунення самозбудження в схеми підсилювачів уводять елементи компенсації внутрішнього ЗЗ, але це ускладнює їх. Виходом із цього становища на високих і надвисоких частотах є застосування замість транзисторів тунельних діодів.
. Ця його властивість використовується для створення підсилювачів надвисоких частот із відносно низьким рівнем власного шуму.
вилучено зі схеми опір 
в навантаження передається максимальна потужність
. (5.17)
. (5.18)
маємо
, (5.19)
та 
ввімкнено послідовно) за допомогою ВАХ (рис. 5.13, в). При послідовному з'єднанні опори додаються. Тому ВАХ навантаження (пряма лінія 1) і тунельного діода (крива лінія 2)
та ємність діода 
. Джерело живлення 
разом з резисторами 
й 
визначають положення РТ за постійним струмом, а дросель 
, блокує джерело живлення від змінного струму.
в транзисторі спотворюється, а при подальшому збільшенні напруги сигналу на вході транзистор переходить у режим роботи з відсіканням колекторного струму. Таким чином,
(рис. 5.14, а). Цей кут відповідає половині тієї частини періоду, протягом якої в колі проходить струм, і може набувати значень від 0 до 
. Якщо 90°<
імпульсів колекторного струму:
(5.20)
(5.21)
Новости и инфо для студентов