6.2. Упч с распределённой избирательностью

УПЧ с одиночными LC-контурами, настроенными на одну частоту. Схема такого каскада УПЧ показана на рис. 6.2.

Рис.6.2. Принципиальная схема одноконтурного каскада УПЧ

Такие УПЧ являются наиболее простыми в настройке и эксплуатации. Они имеют небольшую площадь усиления К₀·П и низкий коэффициент прямоугольности k_П. Поэтому они используются в основном как широкополосные УПЧ при относительно невысоких требованиях к избирательности.

Принципиальные схемы одноконтурных УПЧ (рис.6.2) отличаются от схем каскадов одноконтурных УРЧ только тем, что конденсаторы переменной ёмкости здесь заменены конденсаторами постоянной ёмкости. Остальные элементы схемы и их назначение такие же, как и в схемах УРЧ. На рис.6.2. показана ёмкостная схема связи колебательного контура со следующим каскадом. Конденсаторы ёмкостного делителя С₁С₂ одновременно играют роль конденсатора контура.

УПЧ с одиночными попарно расстроенными контурами.

Структурная схема УПЧ с парами расстроенных контуров изображена на рис.6.3.

Рис.6.3. Структурная схема УПЧ с одиночными попарно расстроенными

контурами

УПЧ состоит из чётного числа каскадов. В каждой паре каскадов частоты настройки контуров имеют значения: f₀₁ = f₀ – Δf и f₀₂ = f₀ + Δf. Полосы пропускания обоих контуров одинаковы (П₁ = П₂ = П), контуры этих каскадов взаимно развязаны усилительными элементами (например, транзисторами).

АЧХ двух попарно расстроенных контуров показана на рис. 6.4.

Рис.6.4. АЧХ двух попарно расстроенных контуров

При контурах с равными эквивалентными резонансными сопротивлениями, идентичных транзисторах и равенстве коэффициентов связи m₁ = m₂ = m

и n₁ = n₂ = n (рис.6.4) усиление каскадов на частоте резонанса одинаковое.

В зависимости от расстройки контуров (Δf) относительно средней частоты f₀ результирующая форма АЧХ может быть одногорбой (1), уплощённой (2) или с провалом (3).

Рис.6.5. АЧХ УПЧ двух попарно расстроенных контуров

Значение расстройки, при которой АЧХ получается уплощённой, называется критической. При этом АЧХ максимально плоская вблизи частоты f₀ и не имеет провала. Использование взаимной расстройки контуров существенно улучшает параметры УПЧ, обеспечивая большой коэффициент усиления при заданной полосе пропускания. Двухкаскадный усилитель даёт возможность получить более прямоугольную АЧХ, чем от двух каскадов с настроенными контурами. Недостатком УПЧ с парами расстроенных контуров является критичность к расстройке отдельных контуров.

УПЧ с парами расстроенных контуров применяются в широкополосных усилителях телевизионных и радиолокационных сигналов, в радиорелейных линиях.

УПЧ с тройкой контуров.

Структурная схема УПЧ с тройкой контуров показана на рис.6.6.

Рис.6.6. Структурная схема УПЧ с тройкой контуров

Такая схема построения УПЧ обеспечивает дальнейшее приближение АЧХ к прямоугольной форме. Контуры УПЧ настроены соответственно на частоты

f₀₁ = f₀ – Δf, f₀₂ = f₀ + Δf и f₀₃ = f₀. Контур в цепи третьего УЭ не расстраивают относительно центральной частоты спектра сигнала.

При контурах с равными эквивалентными резонансными сопротивлениями, идентичных транзисторах и равенстве коэффициентов связи m₁ = m₂ = m₃ = m и n₁ = n₂ = n₃ = n усиление каскадов на резонансной частоте одинаковое. Оптимальный выбор расстройки каскадов позволяет получить плоскую вершину АЧХ без провалов.

УПЧ с двухконтурным полосовым фильтром.

Каскад УПЧ с двухконтурным ПФ позволяет получить те же характеристики, что и УПЧ с одиночными попарно расстроенными контурами, но при меньшем количестве усилительных каскадов. Резонансные фильтры состоят из двух настроенных на одну частоту электрически связанных контуров L_К1C_К1 и L_К2C_К2 (рис.6.7):

Рис.6.7. Схема УПЧ на двухконтурном ПФ с индуктивно-ёмкостной

связью

В рассматриваемой схеме контур L_К1C_К1 подключается к выходному электроду транзистора, а контур L_К2C_К2 – к входному электроду транзистора следующего каскада, при этом C_К1 = C_К2 = C_К и L_К1 = L_К2 = L_К. В зависимости от величины связи между контурами форма АЧХ может быть одногорбой (при слабой связи), двугорбой (при сильной связи) или уплощённой (при оптимальной связи). В схеме рис.6.7 действует комбинированная электрическая связь: внешняя ёмкостная через конденсатор связи С_СВ и трансформаторная через взаимную индуктивность М между катушками L_К1 и L_К2.

В схеме двухконтурного ПФ, приведенной на рис.6.8, действует внутренняя ёмкостная связь через конденсатор связи С _СВ, причём, С_СВ >> С_К.

Рис.6.8. Схема УПЧ на двухконтурном ПФ с внутренней ёмкостной связью

К достоинствам УПЧ с двухконтурными ПФ следует отнести хорошую прямоугольность АЧХ, меньшую критичность к расстройке контуров, удобство регулирования полосы пропускания. Усилители с двухконтурными ПФ применяют в узкополосных УПЧ, например, в вещательных РПрУ.