Избирательные усилители

Избирательные усилители предназначены для усиления сигналов спектры которых находится в относительно узком диапазоне частот.

О сновной характеристикой усилителя является зависимость коэффициента усиления от частоты. По ней определяются основные параметры.

1) – коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот.

2) - средняя частота рабочего диапазона частот.

3) - диапазон рабочих частот.

, где ω_в, ω_н – верхняя и нижняя граничные частоты.

4) Избирательность - характеризуется крутизной спадов АЧХ. Количественно избирательность оценивают коэффициентом прямоугольности, который рассчитывают так

.

Идеальный избирательный усилитель имеет , а его характеристика имеет прямоугольный вид.

По принципу действия избирательные усилители бывают двух типов:

1. с частотно-зависимой нагрузкой.

2. с частотно-зависимой обратной связью

Избирательные усилители с частотно-зависимой нагрузкой.

В таких усилителях в качестве нагрузки обычно применяют параллельный колебательный контур. Благодаря его резонансным свойствам, характеристика усилителя приобретает избирательный характер, а поэтому такие усилители иногда называют резонансными.

Схема резонансного усилителя приведена на рис.8.17.

Ч астотная характеристика избирательного усилителя определяется выражением

(8.14)

– сопротивление параллельного колебательного контура.

Эквивалентная схема параллельного колебательного контура имеет вид, приведенный на рис.8.17б. В нее введен резистор с сопротивлением , он учитывает резистивные потери реактивных элементов колебательного контура.

Ч астотная характеристика сопротивления параллельного контура имеет вид

. (8.15)

Частота, на которой сопротивление контура становится резистивным называется резонансной. Она определяется так: .

– характеристическое сопротивление контура.

– добротность, – обобщенная расстройка, о на обращается в нуль, когда частота воздействующего сигнала на контур равна .

; – полоса пропускания колебательного контура.

, при постоянной , изменяя можно изменять

Поскольку ЧХ усилителя определяется ЧХ колебательного контура, то она имеет аналогичный вид, а следовательно усилитель обладает избирательными свойствами.

Избирательный усилитель с частотно-зависимой обратной связью

Избирательные усилители с колебательными контурами обычно применяют на частотах больше 100 кГц, на НЧ их применение не выгодно по следующим причинам:

1) на низких частотах , параметры и возрастают, это увеличивает размеры этих элементов и существенно снижает их добротность.

2) Кроме того, катушки индуктивности невозможно изготовить в интегральном исполнении в виде элементов интегральных схем.

П о этим причинам в области НЧ применяют избирательные усилители с частотно-зависимыми обратными связями, причем в качестве элементов обратной связи используют и .

Структурная схема избирательного усилителя с частотно-зависимой связью имеет вид.

Верхний блок – широкополосный усилитель, его коэффициент усиления постоянный в широком диапазоне частот К_u⁰>>1. Нижний блок – цепь обратной связи режекторного типа, – частота режекции цепи обратной связи.

Для усилителя с отрицательной обратной связью коэффициент усиления определяется из выражения

На частотах и

На частоте

В результате такого анализа следует, что частотная характеристика коэффициента усиления усилителя имеет частотно избирательный характер. Она подобна характеристике резонансного усилителя (рис.8.18) и ее можно характеризовать добротностью

В качестве цепи обратной связи (ОС) обычно применяют схему двойного Т-образного моста (рис.8.19).

При таком выборе элементов, как показано на рис.8.19 характеристика 2Т-моста имеет симметричный режекторный вид, а параметры определяются из соотношений , .