диск электроника / el_rea / Разделы / Полосовые усилители

Полосовые усилители  

Полосовые усилители

Усилитель К157ХА2 (рис. 4.51, а). Он является усилителем ПЧ с АРУ. Основные параметры усилителя следующие: потребляемый ток 4 мА, напряжение питания 5 В, напряжение АРУ 3...4,5 В, крутизна для выходного напряжения 30 мВ составляет 9...30 мА/В, относительное изменение выходного сигнала на частоте 465 кГц в диапазоне изменения напряжения АРУ 120, коэффициент гармоник для входного сигнала 3 мВ 5 %, коэффициент модуляции 30 %, входное сопротивление 0.4...1 кОм.

Электрическая схема и схема включения К157ХА2 показаны на рис. 4.51, 6.

Резонансные усилители (рис. 4.52, а, б). Усилитель с регулируемым коэффициентом усиления построен на двухзатворном полевом транзисторе VT1 (рис. 4.52, а). Для сигналов ВЧ (30 МГц) эта ступень эквивалентна усилителю на двух однозатворных транзисторах, где один транзистор включен по схеме с общим истоком, а второй — с общим затвором. Кроме этого здесь достигнута слабая внутренняя ОС. Усилитель по схеме на рис. 4.52, 6 обладает низкий входным сопротивлением. По этой причине для регулировки усиления необходимо в цепь второго затвора включить последовательно резистор R1, который создает отрицательную ОС.

Показанные на рис. 4.52,6 в г передаточные характеристики сняты для сигнала частотой 465 кГц.

Селективный усилитель (рис. 4.53, а). Резонансная частота полосы пропускания усилителя определяется элементами двойного Т-фильтра. Если положить С3=С5=С/2=С и R4=R5=R, то fo=1/(2p RC).

С помощью хвойного Т-моста можно получить добротность более 20. Коэффициент усиления определяет резистор R7. Для получения различных значений резонансной частоты требуется определенное соотношение номиналов конденсаторов С4, С5, Сб. Их определяют из графиков на рис. 4.53, б, в.

Усилитель ВЧ (рис. 4,54). Он предназначен для усиления сигналов в волосе частот от 1 до 100 МГц. В зависимости от частоты входного сигнала меняются индуктивность катушек L2 и L3, которые определяют резонансные частоты контуров (L1 и L4 — катушки связи). Коэффициент усиления зависит от напряжения на втором, затворе. Максимальное значение коэффициента усиления свыше 20 дБ.

Входной каскад (рис. 4.55). Этот каскад предназначен для усиления ВЧ сигналов в первых каскадах приемников. Два транзистора работают на общую нагрузку. Каскад усиливает сигналы, выделяемые резонансными контурами, и суммирует их на общей нагрузке. Применение на входе двух каскадов позволяет ослабить сигналы помех. Второй сигнал подается в затвор транзистора в противофазе.

Каскадный усилитель (рис. 4.56). Он может работать в метровом диапазоне частот. Его коэффициент усиления равен 12...15 дБ.

Входной контур L1C1 настроен на среднюю частоту диапазона. Каскадное включение транзисторов обеспечивает большое усиление и устраняет паразитную ОС между выходом усилителя на его вход. Нагрузкой транзистора VT2 служит резонансный контур L3C5

Преобразователь ВЧ сигналов (рис. 4.57). Транзистор VT1 выполняет функции усилителя ВЧ с перестраиваемой резонансной частотой, а VT2 — смесителя и гетеродина. Частоту гетеродина определяет частота кварцевых резонаторов ZQ1 (17,5 МГц), ZQ2 (25,5 МГц). На выходе преобразователя включен полосовой фильтр, параметры которого зависят от номиналов элементов L4 в С10. Коэффициент усиления преобразователя равен 20 дБ.

Усилитель ВЧ (рис. 4.58, а). Он предназначен для выносных устройств. Его усиление более 30 дБ (рис. 4.58, 6). Напряжение питания и выходной сигнал передаются по одному кабелю. Усилитель прост в налаживании, устойчив в работе. Если пропорционально изменять номиналы катушек и конденсаторов, будет изменяться резонансная частота усилителя (вплоть до 1 МГц). Намоточные данные: L1—L4 — 4 витка, L5 — 1,5 витка, провод ПЭВ-2 0,5, диаметр каркаса—10 мм.

Комбинированный резонансный усилитель (рис. 4.59). Он собран на транзисторах VT1 и VT3. Контур L1C2 с низкой добротностью включен в цепь положительной ОС. Эквивалентную добротность контура регулируют резистором R4. Сопротивление этого резистора определяют по формуле R4=Q(L1/C2)0,5, где Q — собственная добротность контура. Эквивалентную добротность можно менять от 50 до 500 в полосе частот от 0,1 до 10 МГц и даже до 100 МГц, При этом сохраняется высокая стабильность работы усилителя.

Транзисторы VT2 и VT4 служат генераторами тока и определяют рабочие режимы транзисторов VT1 и VT3.

Усилитель с управляемым коэффициентом усиления (рис. 4.60, а). Управляющим элементом усилителя служит канал сток-исток полевых транзисторов VT1 и VT2. На транзисторе VT3 построен резонансный усилитель. Входной сигнал частотой до нескольких мегагерц может меняться по амплитуде от 0 до 70 дБ. Усилитель рассчитан на входной сигнал напряжением до 10 мВ.

Характеристики управления усилителя приведены на рис. 4.60, 6.

Усилитель с .умножителем добротности (рис. 4.61). В цепь коллектора транзистора VT1 включен контур L1C3C4. Контур настраивают на частоту 50 кГц. С контура сигнал поступает на усилитель, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Резистор R6 и контур L1C3C4 входят в цепь положительной ОС. Такое включение контура позволяет повысить эквивалентную добротность избирательной цепи. В результате добротность контура будет

rk — сопротивление потерь в контуре; fo — центральная частота. Сопротивление резистора R6 может составлять 10...50 кОм в зависимости от сопротивления потерь в контуре.

Устройство, собранное из трех таких усилителей, будет иметь усиление около 150 дБ. Полоса пропускания на уровне 3 дБ равна 200 Гц. Ослабление входного сигнала при расстройке на 1 кГц составляет 40 дБ. Чувствительность — не хуже 0,2 мкВ при отношении сигнал-шум на выходе 10 дБ. Нестабильность усиления от температуры 0,5 %/град.

Усилитель ПЧ для ЧМ сигналов (рис. 4.62). Сигнал ПЧ 6,5 МГц поступает на трехзвенный фильтр C1, C2, С4, L1, L2, L3, L4. В микросхеме DA1 содержатся усилитель ПЧ и фазовый детектор. Конденсаторы С6 и С7 устраняют действие ОС на частоте сигнала. На фазовый детектор сигнал поступает от синхронного гетеродина, который построен на транзистора VT1. Колебательный контур образован катушкой L6 и емкостью стабилитронов VD1, VD2, которые выполняют роль варикапов. Диоды VD3 и VD4 ограничивают амплитуду колебаний. Выходное напряжение фазового детектора (вывод 8, DA1) поступает на два эмиттерных повторителя на транзисторах VT2, VT3. Через первый передается выходной НЧ сигнал, а через второй — постоянная составляющая для управления частотой гетеродина (через стабилитроны VD1 и VD2).

Постоянное напряжение на выходе фазового детектора равно 4,5 В. Усилитель имеет чувствительность относительно уровня собственных шумов 2 дБ, нестабильность частоты гетеродина 35 кГц. Выходное напряжение равно 25 мВ при девиации частоты 15 кГц, Выходное сопротивление составляет 3 кОм.

Усилитель сигнала ПЧ (рис. 4.63). Чувствительность усилителя (100 мкВ) достигается использованием малошумящего транзистора VT1. На микросхему сигнал снимается с его коллектора и эмиттера, что уменьшает наводки и паразитные сигналы. Выходной сигнал (вывод 15) поступает на эмиттер транзистора VT2, обеспечивающего его согласование с фильтром ZI (он настроен на частоту 465 кГц).

Образцовый сигнал детектора формируется на контуре L3C9. Резистор R14 служит для снижения порога втарывания диода VD1. Цепь RIO, C6 используется для системы АРУ.

Усилитель ПЧ с преобразователем (рис. 4.64). Усилитель предназначен для использования в ЛМ тракте приемников. Входной сигнал через катушку связи L2 поступает на вход апериодического усилителя РЧ микросхемы DA1 и далее на смеситель. Контур гетеродина образован катушками L3, L4 и конденсаторами СЗ, С4. Напряжение ПЧ выделяется широкополосным фильтром L6, С10, R6. Сопротивление резистора R6 определяет полосу пропускания фильтра.

Через катушку L8 и резистор R7 напряжение ПЧ поступает на вход пьезокерамического фильтра 21, а с него — на вход апериодического усилителя сигнала ПЧ микросхемы (вывод 12). Усиленный сигнал ПЧ детектируется (VD1, R5, С9). Рабочую точку детектора можно регулировать резистором R4, включенным последовательно с контуром ПЧ.

В усилителе АРУ по РЧ и ПЧ — раздельные. Сигнал для АРУ по РЧ снимают с широкополосного фильтра L6, С10, R6 и подают на выпрямитель на транзисторе VT1. Регулирующее напряжение с выхода выпрямителя подводят к усилителю РЧ через усилитель постоянного тока (вывод 3). Вторая петля АРУ — узкополосная. Регулирующее напряжение снимают с выхода детектора и через фильтр R3C7 подают на вход усилителя ПЧ через второй усилитель постоянного тока микросхемы (вывод 9), Применение двухпетлевого АРУ улучшает распределение усиления между апериодическими усилителями ВЧ и ПЧ и в конечном счете повышает отношение сигнал-шум.

Элементы R1, С5, С6 необходимы для стабилизации коэффициента усиления усилителя постоянного тока. С повышением сопротивления резистора R1 уменьшается усиление ПЧ. По стрелочному индикатору РА1 с током полного отклонения стрелки 200 мкА фиксируют максимальный уровень входного сигнала. Числа витков катушек L6, L7, L8 ВЧ сигнала относятся как 76:20:7.

Устройство бесшумной настройки (рис. 4.65). В нем использовано выходное напряжение с вывода 13 микросхемы, предназначенного для подключения индикатора.

Полоса пропускания устройства равна ±5 кГц на частоте входного сигнала 10,7 МГц. Для повышения добротности резонансной системы использован кварцевый резонатор.

Система бесшумной настройки на микросхеме DA1 работает удовлетворительно в широкополосных устройствах, однако она не обладает быстродействием и точностью, необходимыми для работы в узкополосных приемниках. В узкополосных приемниках сигнал максимально усиливают до детектора, так что ограничение происходит в присутствии шумов. При малом уровне входного сигнала такое ограничение практически сводит к нулю эффективность системы бесшумной настройки.

Напряжение индикатора настройки, снимаемое после усиления тремя ступенями усилителя ПЧ и детекторов уровня, имеет стабильные характеристики. Практически характеристика шумоподавителя линейна в пределах напряжения входного сигнала от 5 мкВ до 10 мВ. Благодаря высокому входному сопротивлению ОУ DA2 не нагружает сигнал (вывод 13), а большое усиление ОУ значительно повышает точность бесшумной настройки. Делитель напряжения R7, R8 ограничивает напряжение, поступающее на выход 5 на уровне 5 В.

Приемник с транзисторным усилителем ПЧ (рис. 4.66). Входной сигнал частотой от 45 до 100 МГц подается на смеситель, выполненный на транзисторе VT1. В цепь эмиттера этого транзистора подводят сигнал гетеродина с амплитудой 200...300 мВ. На заданную частоту входного сигнала настраиваются гетеродинным контуром L3C6. Сигнал ПЧ (160 кГц) выделяется на контуре L2C7. Полоса пропускания контура около 15 кГц.

Здесь использовано частичное включение контура в коллекторную цепь транзистора. Число витков индуктивностей соответственно равно 50; 25; 10. В коллектор включена 1/3 числа витков контура.

Затем сигнал ПЧ поступает на трехступенный усилитель и далее на амплитудный детектор с индикатором РА1 (микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА). Сигнал 3Ч на предварительный усилитель на транзисторе VT6 с коэффициентом передачи 10. Общая чувствительность приемника равна 5 мкВ при амплитуде сигнала 1 В.