4.2. Резонансные усилители
Резонансные усилителями называются устройства, усиливающие электрические сигналы в относительно узкой полосе частот. Они могут быть перестраиваемые и работающие на фиксированной частоте.
Основными параметрами резонансных
усилителей являются коэффициент усиления
, средняя частота
,
полоса пропускания
и избирательность. Эти параметры
определяются частотной характеристикой
усилителя (рис.4.2.1).
Основным требованием, предъявляемым к резонансным усилителям, является получение наиболее высокой избирательности при заданных значениях , и . Под избирательностью усилителя понимается его способность подавления поступающих на вход сигналов, лежащих вне полосы пропускания усилителя. Чем резче меняется коэффициент усиления на границах полосы пропускания и чем меньше коэффициент
усиления резонансного усилителя за пределами полосы пропускания, тем выше его избирательность. Поэтому для оценки качества резонансных усилителей вводят понятие коэффициента прямоугольности частотной характеристики.
Под коэффициентом прямоугольности частотной характеристики kп понимают отношение полосы частот, соответствующей заданному ослаблению сигнала, к ширине полосы пропускания усилителя. В реальных резонансных усилителях коэффициенты прямоугольности определяют при ослаблении сигнала в 10 и 100 раз:
У
идеального резонансного усилителя
коэффициент прямоугольности частотной
характеристики равен единице, у реального
больше единицы и, чем ближе
и
к единице, тем выше избирательность
усилителя.
Схема построения резонансного
усилителя отличается от резистивного
усилителя тем, что в качестве нагрузки
вместо резистора используются
частотно-избирательные цепи, в простейшем
случае параллельные или связанные
контуры. Простейшая схема одного каскада
резонансного усилителя с параллельным
колебательным контуром в качестве
нагрузки приведена на рис.4.2.2. Колебательный
контур составлен из катушки индуктивности
и конденсатора
.
Конденсатор
существенно не влияет на резонансные
свойства контура, так как его емкость
много меньше емкости конденсатора
,
и его сопротивлением в полосе пропускания
усилителя можно пренебречь. Проводимость
резистора
много меньше проводимости параллельного
колебательного контура в полосе
пропускания усилителя и ею можно
пренебречь. Тогда эквивалентная схема
резонансного усилителя примет вид,
изображенный на рис.4.2.3 (здесь
- сопротивление потерь в катушке
индуктивности
и конденсаторе
).
Комплексная передаточная характеристика резонансного усилителя по напряжению будет иметь вид:
, (4.2.1)
где
- обобщенная расстройка контура,
- сопротивление контура при резонансе,
- резонансная частота контура,
- внутреннее сопротивление транзистора.
Для
расширения полосы пропускания резонансных
усилителей используют в качестве
нагрузки многоконтурные структуры, а
также многокаскадные схемы усилителей
с двойками (рис.4.2.4,а) и тройками
(рис.4.2.4,б) расстроенных контуров.