4. Избирательные усилители.

Избирательные (селективные) усилители предназначены для усиления сигналов в узкой полосе частот. Их частотная характеристика должна обеспечивать требуемое усиление в узкой полосе частот и достаточно крутой спад коэффициента усиления вне этой полосы. Отношение боковых частот для таких усилителей обычно составляет 1,001 ÷ 1,1. Селективность (избирательность) усилительных свойств оценивается добротностью .

Избирательные усилители делятся на два вида:

1. избирательные усилители с использованием параллельного LC-контура (рис.30);

2. избирательные усилители с частотно-зависимой обратной связью (рис.32).

В избирательном усилителе с использованием параллельного LC-контура вместо резистора включен параллельный колебательный контур, образованный катушкой индуктивности и конденсатором . На частотах ниже резонансной сопротивление катушки индуктивности стремится к нулю, а на частотах выше резонансной к нулю стремится сопротивление конденсатора. Следовательно линия нагрузки по переменному току для частот ниже и выше резонансной проходит через точку покоя под углом .

На частоте входного сигнала, равной резонансной частоте LC-контура, сопротивление контура принимает максимальное значение. При этом линия нагрузки поворачивается против часовой стрелки вокруг точки покоя. При том же размахе тока базы ( ) колебание напряжения происходит в значительно более широком коридоре.

+E_п

C_к

L_к

R₁

C_вых

VT

C_вх

U_н

R_н

R_г

U_вх

R_э

R₂



Е_г

C_э

Рис.30. Избирательный усилитель с использованием параллельного LC-контура

Структурная схема избирательного усилителя с частотно-зависимой обратной связью приведена на рисунке 31.

Блок отрицательной обратной связи (БООС) на рисунке 31 обладает частотной характеристикой, приведенной на рисунке 32. У этой характеристики имеется провал коэффициента передачи в окрестностях частоты . Поэтому на частоте справедливо , т.е. отрицательная обратная связь на частотах выше или ниже частоты . За счет БООС происходит существенное уменьшение , что обеспечивает ему избирательные свойства.

Рис.31. Избирательный усилитель с частотно зависимой ОС

Рис.32. Амплитудно-частотная характеристика ИУ с частотно зависимой

5. Многокаскадные усилители

При усилении малых входных сигналов может оказаться, что коэффициент усиления одного каскада недостаточен для получения требуемой амплитуды сигнала на нагрузке.

Рис.33. Структурная схема многокаскадного усилителя

С целью увеличения коэффициента усиления напряжения , коэффициента усиления мощности или тока применяют последовательное включение усилительных каскадов. При этом входное сопротивление последующего каскада является нагрузкой для предыдущего. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления каскадов.

.

Связь каскадов в многокаскадном усилителе может осуществляться с помощью разделительного конденсатора, трансформатора или непосредственно. В соответствии с этим различают усилители с конденсаторной, трансформаторной или с непосредственной связью.

М ногокаскадный усилитель с конденсторной связью приведен на рис. 34.

Рис.34. Многокаскадный усилитель с конденсаторной связью

Разделительный конденсатор для предшествующего каскада выполняет функцию выходного конденсатора, а для последующего – входного конденсатора. Для исключения частотных искажений усиленного сигнала и снижения коэффициента усиления многокаскадного усилителя емкость разделительного конденсатора выбирают такой, что бы на низшей усиливаемой частоте модуль емкостного сопротивления разделительного конденсатора был много меньше входного сопротивления последующего каскада:

.

На рис.35 представлен многокаскадный усилитель с трансформаторной связью.

С помощью трансформатора на вход последующего каскада передаются переменные составляющие тока и напряжения.

Рис.35. Многокаскадный усилитель с трансформаторной связью

Достоинства такого усилительного каскада – это возможность масштабирования тока и напряжения, поступающих на вход последующего каскада. Как правило, для последующего каскада уменьшается амплитуда напряжения, но возрастает амплитуда тока, т.к. биполярный транзистор управляется током.

Но у данного усилительного каскада есть и свои недостатки: сложность изготовления и сложность микроминиатюризации.

Последний вид соединения каскадов – непосредственное соединение (рис.36).

В усилителях с непосредственным соединением каскадов обеспечивается возможность усиления сигналов низких частот вплоть до постоянного тока, поскольку отсутствуют разделительные конденсаторы. Однако в таких усилителях существенно снижается коэффициент усиления каскада из-за действия отрицательной обратной связи по току через резистор , а также из-за ослабления сигнала делителем, образованным резисторами и .

Кроме того, в таких усилителях появляется сложность в стабилизации положения рабочей точки в последующих каскадах, поскольку уход рабочей точки предыдущим каскадом в режиме покоя влияет на положение точки последующего каскада.

Рис.36. Многокаскадный усилитель с непосредственным соединением каскадов.