Это объясняется тем, что в формуле (6.8) пропадает последний множитель , так как при выводе этих формул следует брать не отношение напряжений, а отношение токов.

Таким образом, можно сделать вывод, что от добротности и собственных параметров контура непосредственно зависит полоса пропускания избирательного усилителя и, следовательно, спектр усиливаемых частот.

Далее рассмотрены принципы работы избирательного (резонансного) усилителя (РУ). На рисунке 6.3а изображена принципиальная схема резонансного усилителя на лампе, а на рисунке 6.3б – на транзисторе.

U_ВЫХ U_ВЫХ

U_ВХ

U_ВХ

С_Ф R_Ф R_Э С_Э

С_Ф R_Ф

а) б)

Рис. 6.3. Резонансный усилитель

а) на лампе; б) на транзисторе

Назначение элементов в схеме резонансного усилителя на лампе:

– конденсаторы С_Р1, С_Р2 разделяют переменную и постоянную составляющие тока, устраняя влияние последней на режимы работы УЭ;

– резистор R_K – катодный резистор (или резистор автоматического смещения). Предназначен для подачи напряжения смещения на сетку лампы;

– конденсатор С_К – шунтирующий конденсатор. Обеспечивает прохождение переменной составляющей тока (тем самым она не влияет на постоянное напряжение на резисторе R_К);

– параллельный LC-контур – нагрузка усилителя, с которого снимается выходное напряжение U_ВЫХ. Контур имеет резонансную частоту ;

– цепочка R_ФС_Ф устраняет паразитную связь через источник питания;

– резистор R_С предназначен для подачи напряжения смещения E_g на сетку лампы. Кроме того, через сопротивление R_С обеспечивается стекание электронов, накопившихся на сетке.

Назначение элементов в схеме резонансного усилителя на транзисторе:

– конденсаторы С_Р1, С_Р2 – назначение их аналогично назначению С_Р1 и С_Р2 в ламповом усилителе;

– резисторы R₁, R₂ (делитель напряжения) устанавливают рабочую точку (напряжение смещения) транзистора, участвуют в обеспечении термостабилизации;

– цепочка R_ЭС_Э – цепь эмиттерной термостабилизации.

Остальные элементы имеют то же назначение, что и элементы лампового усилителя.

Принцип работы рассмотрен на примере лампового усилителя.

В цепь сетки, кроме напряжения возбуждения Ug=U_ВХ, имеющего частоту ω, подается напряжение смещения E_g. Исходная (рабочая) точка А выбирается на линейном участке характеристики ВС (рис. 6.4).

i_ВЫХ i_ВЫХ

C i_MAX

A I_A1

E_g

B I_O

0 ωt

u_ВХ 0 2π

Θ=π

U_g

2π

ωt

Рис. 6.4. Линейный режим работы резонансного усилителя

Так как напряжение U_g мало, а выполняется условие , то работа происходит без сеточных токов. Поэтому искажения минимальны и режим является линейным. В анодную цепь лампы включён параллельный контур LC. При этом частота ω₀ должна быть равна или близка к частоте входного сигнала. Через разделительную ёмкость С_Р2 усиленное напряжение подводится к следующему каскаду. При этом, если частоты ω и ω₀ равны, то выходное напряжение U_ВЫХ и коэффициент усиления максимальные. В случае отклонения частоты входного сигнала ω от резонансной частоты контура ω₀ коэффициент усиления падает, а частотная характеристика усилителя приобретает вид, показанный на рисунке 6.5. Коэффициент усиления на резонансной частоте определяется выражением

К₀ = SQρ, (6.16)

где S – крутизна характеристики усилительного элемента,

Q – добротность контура,

ρ – характеристическое сопротивление контура.

К(ω)/K₀(ω)

1,0

0,707

0 ω_Н ω=ω₀ ω_В ω

Рис. 6.5. Частотная характеристика резонансного усилителя

Модуль коэффициента усиления на частоте ω, отличной от резонансной частоты ω₀

, (6.17)

где К₀(ω) – максимальный коэффициент усиления на резонансной частоте,

– обобщенная расстройка.

Из анализа выражений, определяющих К₀ и К(ω) видно, что для получения большого коэффициента усиления при заданном значении крутизны характеристики усилительного элемента S необходимо стремиться к возможно большей добротности Q и большему характеристическому сопротивлению контура ρ. Из графика (рис.6.5) видно, что при отклонении текущей частоты ω от резонансной частоты ω₀ коэффициент усиления уменьшается и на частотах ω_Н и ω_В достигает уровня 0,707 от максимального коэффициента усиления. Интервал между верхней ω_Н и нижней ω_В частотой является полосой пропускания. На рисунке 6.5 частотная характеристика показана вершиной вверх, поэтому полоса пропускания усилителя Δƒ_П определяется на уровне 0,707 ( ).

Таким образом, резонансный усилитель эффективно (максимально) усиливает сигнал в полосе пропускания между нижней ω_Н и верхней ω_В частотами. При этом линейный режим обеспечивает минимальный уровень искажений.

Выводы по 1-му вопросу:

1. Параметры контура (резонансная частота, добротность) определяются значениями собственных элементов – сопротивлением, емкостью, индуктивностью.

2. Свойства резонансного (избирательного) усилителя определяются, в основном, свойствами колебательного контура, а именно, способностью пропускать сигнал в определенной частотной области (в непосредственной близости от резонансной частоты).