Використання багатокаскадних підсилювачів

Якщо використовувати контури настроєні на одну й туж частоту , то корисний ефект може бути не досягнутий.Основним методом поліпшення вибірковості є АЧХ підсилювача з формою що наближена до прямокутника.Варіантів досягнення цього декілька.

Використання подвійних смугових фільтрів (ПСФ)

кращою

Крім того прямокутну форму можна отримати в підсилювачах з розподільною селективністю з взаємно розстроєними контурами.

Такі підсилювачі називають підсилювачами з парами . Також використовують 3 взаєморозстроєні ОРК .Основне використання : широкосмугові селективні підсилювачі .

В вузькополосних селективних підсилювачах використовують також фільтри з зосередженою вибірковістю (ФЗВ). Ці фільтри являють собою взаємозв‘язані контури з узгодженим характеристичним опором. Такі фільтри мають великі габарити і важко настроюються .Тому їх витісняють п‘єзоелектричні фільтри (ПЕФ), п‘єзокерамічні фільтри (ПКФ),електромеханічні фільтри(ЕМФ), та фільтри на поверхневих акустичних хвилях.

Схемотехніка селективних підсилювачів

Підсилювач

Часткове ввімкнення контура з навантаженням може бути не тільки за допомогою автотрансформаторного зв‘язку , а і трансформаторного, а також за допомогою ємнісних подільників.

1)СП з спільним емітером

2)Схема з спільною базою

Широко використовуються каскадні схеми

3)Схема з ДПФ

Фільтри зосередженої вібірковості (фільтри зосередженої селективності ) (ФЗВ, ФЗС).

ФЗВ і ФЗС виконують за аналогічними схемами з урахуванням узгодження вихідного опору попереднього каскаду (як правило це високий опір) та низьким опором каскаду . Тобто потрібно використовувати часткове ввімкнення елементів . З боку виходу може бути повне вімкнення .а з боку входу майже завжди часткове , для зменшення впливу вихідного сигналу.

Схемотехніка селективних підсилювачів з ПЕФ, ПКФ та ФПАХ

Особливостью цих фільтрів є відносно низький вхідний опір , та наявність вхідної ємності це потребує узгодження у вигляді часткового ввімкнення до контура. Конур тут відіграє роль елемента узгодження , але не забезпечення селективності у смузі фільтру .Крім того такі фільтри мають додатковий паразитний струм пропускання при значних відстройках від основної смуги .І тому контур має забезпечити селективність на частотах цих паразитних резонансів фільтра.

Фільтри забеспечують добру прямокутність при ретельному узгодженні опорів в каскаді та фільтрах.При поганому узгодженні АЧХ фільтра матиме значну нерівномірність.

Ріс

Замість котушки часто використовують ємнісний подільник

Узгодження селективного підсилювача з електро механічним фільтром (ЄМФ) мають індуктивний вхідний опір , і тому для узгодження використовують індуктивність ЄМФ, яка разом з С_к утворює коливальний контур.

Деякі фільтри мають додаткові відводи для узгодження.

Коефіцієнт підсилення та АЧХ селективного підсилювача

коефіцієнт трансформації

R_oe-еквівалентний опір контура на резонансній частоті

Резонансний коефіцієнт підсилення К₀=Sm₁m₂Q_e= Sm₁m₂Q_e₀L_k= Sm₁m₂Q_e/₀C_k

В залежності від потрібної властивості підбирають різні значення параметрів.

Якщо потрібна висока селективність m₁ і m₂ вибирають малі.

Якщо потрібен максимальний К₀ m₁ і m₂ вибирають оптимальні.Вони визначаються в режимі узгодження .

Практика

Лекція № 1

§ Коефіцієнт передачі (підсилення, перетворення)

Коефіцієнт передачі – загальний випадок (параметр) коефіцієнта перетворення.Про К_и можна говорити тільки тоді, коли є коефіцієнт перетворення (передачі).

А => U; I; P; в різних сполученнях.

К_у = U_вих / U_вх ; К_і = І_вих / І_вх ; К_р = Р_вих / Р_вх ;

К=І_вих/U_вих – коефіцієнт прямої передачі транзистора (крутизна характеристики, якщо І_к , а не U_бе)

Для перетворення частоти К_у = U_{вих. пч}/U_с , де U_{вих. пч} – напруга коливань проміжної частоти.

Для амплітудного детектора (АД) два коефіцієнта передачі

1) К₌ = U_вих=/U_вих.м , де U_вих= - амплітуда ВЧ вхідного сигналу, а U_вих.м – постійна складова.

2) К₌ = U_м /mU_вх.м , де U_м – напруга з частотою модуляції, m – глибина модуляції.

А_вих.ТЗ  Визначити А_вих.

§ Амплітудно – частотна характеристика.

АЧХ – це частотна залежність модуля коефіцієнта передачі.Як правило, ми маємо справу з спектрами сигналу, і при проходженні сигналу через чотириполюсник спектр змінюється внаслідок спотворень. Знаючи АЧХ та спектр вхідного сигналу, можна отримати спектр вихідного сигналу, а відповідно і сам сигнал на виході.

АЧХ двосмугового регулятора тембру.

АЧХ формують в залежності від вимог до пристрою.

Максимально рівномірна АЧХ.

Часто вимірюють в дБ.

В деяких випадках форма АЧХ має бути наближена до ідеальної (прямокутної).

Спотворення спектру, які виникають внаслідок нерівномірності АЧХ називаються лінійними спотвореннями. Характеризують їх коефіцієнтом лінійних спотворень. Спотворення не означають погану якість сигналу. Регулятори тембру вносять бажані спотворення.

§ Фазочастотна характеристика.

Фазочастотна характеристика – це частотна залежність аргумента коефіцієнта передачі.

(f) = _вих(f)-_вх(f).

 = t

 = _з , де _з – час затримки проходження сигналу через пристій.

Друга сторона : фазовий зсув створює реактивний елемент пристрою.

- різниця (кількісна оцінка фазових спотворень).

Фазові спотворення характеризуються відхиленням реальної ФЧХ від ідеальної.

Спотворення, які виникають внаслідок неідеальності ФЧХ , називаються лінійними фазовими спотвореннями. Лінійні спотворення – це спотворення сигналу при проходженні його через АП, при яких змінюються амплітудні та фазові співвідношенняв спектрі вихідного сигналу. Але нові складові в спектрі не утворюються.

До лінійних спотворень відносяться амплітудні та фазові спотворення.

Лекція2

Коефiцiєнт частотних спотворень.

Коефiцiєнт частотних спотворень на нижнiй та верхнiй частотi.

Мн = Ко/Кн Мв = Ко/Кв

Його визначають на межi смуги робочих частот та вiдповiдно прий-мають два значення.

Ко – коефiцiєнт передачi на середнiй частотi дiапазону робочих частот ( f₀= √(f_Нּf_В) для широко-смугових пристроiв та f₀= (f_Н +f_В)/2 для вузькосмугових.)

Або iнколи Ко нормують на наперед заданiй частотi. Зокрема для аудiо апаратури середньою частотою вважають 1 КГц. Коефiцiєнти частотних спотворень зокрема повиннi бути прив‘язанi до f _Н та f_В. В багатокаскадних пiдсилювачах сумарний

коефiцiєнт частотних спотворень на нижнiй та верхнiй частотi дорiвнює суммi коефiцiєнтiв частотних спотворень в кожному каскадi. При проектуваннi коефiцiєнт частотних спотворень розкладають по каскадах, потiм робиться розрахунок останього каскаду на загальне значення коефiцiєнту частотних спотворень, яке не повинно перевищувати те, що задане в умовi. Коефiцiєнт частотних спотворень можна також виражати в дБ.

При проектуваннi потрiбно грамотно розкладати коефiцiєнт частотних спотворень по каскадах. Бiльшу iх частину потрiбно закладати в тi каскади, де iх ваще забеспечити.

За рахунок вхiднокго опору R_ВХ= 100 КОм перший каскад буде мати досить малу ємнiсть С_Р1та коефiцiєнт частотних спотворень досить легко забеспечити, а в останьому каскадi за рахунок малого навантаження зменшення коефiцiєнту частотних спотворень досягається за рахунок збiльшення С_Рп , яке має значення сотень мкФ. Подальше збiльшенняємностi веде майже до пропорцiйного збiльшення габаритiв та вартостi конденсатора.

Коефiцiєнт нелiнiйних спотворень та коефiцiєнт гармонiк.

Коефiцiєнтом нелiнiйних спотворень характеризують нелiнiйнi спотворення сигналу при проходженнi через пристрiй.

Нелiнiйнi спотворення пов`язанi з нелiнiйнiстю елементiв пристрою, тобто виникають за рахунок нелiнiйностi вольт – ампер-них характеристик транзисторiв, вольт – фарадних характеристик варiкапiв та таке iнше.

Нелiнiйнi спотвореня вимiрюють при подачi на вхiд пристрою не спотворенного сигналу, а на виходi спотворення форми сигналу оцiнюють за рiвнем гармонiйних складових, що виникають при спотвореннi.

Коефiцiєнт гармонiк.

При малих значеннях коефiцiєнту нелiнiйних спотворень, вiн приблизно дорiвнює коефiцiєнту гармонiк. Тому вимiрювачi коефiцiєнту нелiнiйних спотвореньбiль просте , порiвняно з анлiзаторами спектра, якi потрiбнi для вимiрювання коефiцiєнту гармонiк. При малих нелiнiйних спотвореннях вклад вищих складових малий i це дозволяэ вимiрювати коефiцiєнт гармонiк ( Кг ) за допомогою коефiцiєнту нелiнiйних спотворень ( КНС ).

Як правило ми маємо справу з спектрами сигналiв i значно рiдше з гармонiйними сигналами. При наявностi гармонiйних спотворень в спектрi гармонiйного сигналу виникають ще й iнтермодуляцiйнi складовi, якi являються результатом взаємодii складових спектра. Для оцiнки цiх комбiнацiйних складових використовують двосигнальнi методи вимiрювання, радше трьохсигнальнi, чорирьохсигнальнi. Рiвень iнтермодуляцiйних спотворень будуть визначати А_İМС/А₁.

Лекція(практичне заняття№3)

Коригування АЧХ

Проводять в тих випадках , коли потрібно отримати задану нерівномірність К, розширити смугу робочих частот, для забезпечення стійкості , звуження смуги частот, для зменшення рівня шумів, для коригування форми сигналу.

Корекція АЧХ використовується в відео-підсилювачах, широкосмугових підсилювачах, вимірювальних приладах.

Для корекції АЧХ використовують елементи з частотною залежністю параметрів Х_сабо Х_L(без ЗЗ), а також за допомогою НЗЗ.

В залежності від смуги частот , в якій здійснюють корекцію, розрізняють ВЧ та НЧ корекцію. В деяких випадках корекцію здійснюють режекторними фільтрами.

п. НЧ корекція

1. НЧ корекція за допомогою RC –фільтрів.

Якщо в діапазоні робочих частот Х_Сф<< Х_Rфта Х_Сф<< Х_Rкна мінімальній частотіХ_Сф-- коротке замикання на цій частоті, то це розвязувальний фільтр, який не впливає на форму АЧХ в діапазонні робочих частот.

Для корегування АЧХ параметри фільтра повинні бути вибранні певним чином:

на 0, Х_Сф00

На =0 K_U=S_н= S(R_ф+ R_к)

Реально маємо завал в області НЧ за рахунок роздільних конденсаторів.

Значення С­_фна f_н= f_{н min}і при цьому відсутність підйому називають критичною ємністю.

Тут має місце такий механізм : з одного боку спад АЧХ за рахунок роздільних конденсаторів, з іншого підйом АЧХ за рахунок R_фС_ф, при чому швидкість підйому повинна бути більшою, ніж швидкість спаду.

п. Корекція АЧХ за рахунок НЗЗ

НЧ: K_{u НЧ} = (R₂+ R_кор.) / R₁

СЧ : K_{u СЧ}= R₂ / R₁

Х_Скор<< R_кор

Х_Скор<< R₂