Вопрос 1.9. Избирательные усилители

Избирательные усилители предназначены для усиления узкополосных сигналов. Как правило, отношение граничных частот рабочей полосы изби­рательного усилителя не превышает f_в /f_н = 1,001...1,005. Их АЧХ должна иметь достаточно резкие, близкие к прямоугольным спады на границах по­лосы пропускания.

По используемому частотному диапазону избирательные усилители делятся на два класса — резонансные и с частотно-зависимой ОС.

В одной из простых схем транзисторного резонансного усилителя с ОЭ нагрузкой коллекторной цепи является параллельный колебательный LC-контур (рис. 1.6). Связь с последующим усилительным каскадом или нагрузкой чаще всего осуществляется через разделительный конденсатор. Может также исполь­зоваться и высокочастотная трансформаторная связь.

Рис.1.6. Схема резонансного усилителя

Коэффициент усиления резонансного каскада с ОЭ определяется по формуле:

(1.13)

с заменой со­противления R _кн на резонансное сопротивление контура R₀; K_U=h₂₁R₀/h₁₁ .(R₀ =Q, где Q=/r, r – сопротивление активных потерь контура, Q – добротность контура,  = √L/C – его волновое сопротивление). Резонансные усилители применяются на промежуточных и высоких частотах (свыше сотен кГц). Они выполняются обычно на интегральных микросхемах, которые содержат все элементы принципи­альной схемы, кроме колебательного конту­ра (на сравнительно низких частотах).

В диапазоне частот до нескольких десят­ков килогерц резонансные LC-контуры не используют из-за больших габаритов кон­денсаторов и катушек индуктивностей. По­этому на достаточно низких частотах при­меняют избирательные усилители с час­тотно-зависимой ОС, состоящей из RC-цепей. На рис. 1.7а приведена схема избирательного усилителя на микросхеме с частотно-зависимой ООС в виде двойного Т-образного моста. Предположим, что усилитель с коэффициентом усиления К_m имеет АЧХ К_u(ω) в области низких и средних частот (рис.1.7б).

'

Рис. 1.7. Избирательный усилитель с частотно-зависимой ОС

а – схема; б – частотные характеристики

Известно, что коэффициент передачи β() двойного Т-образного моста имеет существенную зависимость от частоты (рис. 1.7б). Так, при частотах вход­ного сигнала ω, отличных от некоторой частоты ω_p, коэффициент передачи β→1 и усилитель оказываются охваченными глубокой ООС, а коэффициент усиления усилителя при больших значениях K_m

(1.14)

При приближении частоты входного сигнала ω к частоте ω_р коэффи­циент передачи β цепи ООС уменьшается, что вызывает ослабление ООС и увеличение коэффициента усиления К_ОС. На частоте ω_р влияние ООС на параметры усилителя исчезает и коэффициенты β=0; K_ОС=K_m. Частоту ω_р называют квазирезонансной.

Эти свойства двойного Т-образного моста проявляются при опреде­ленных соотношениях его параметров, например, когда

R₂=R/2, C₂=2C.

При этом квазирезонансная частота равна ω_p=1/(RC).

В схеме рис. 1.7а резистор R₃ защищает от пробоя не инвертирующий вход ОУ, a R₁ задает требуемый коэффициент усиления К_m.