Резонансные контуры в усилительных схемах

Основными характеристиками колебательных контуров являются: резонансная частота ω ₀, характеристическое сопротивление , добротность Q. На резонансной частоте последовательный колебательный контур имеет низкое эквивалентное резонансное сопротивление r_ОЭ, а параллельный колебательный контур – высокое R_ОЭ.

На частотах ниже ω ₀ сопротивление последовательного колебательного контура носит емкостный характер, а при переходе через резонансную частоту – индуктивный. В параллельном колебательном контуре все наоборот.

 

 

Рис. 9.12. Частотные свойства контуров Z = f(ω ), имеющих одинаковые величины L и С

 

Собственная добротность контура Q₀, с одной стороны, определяется как отношение значения f₀ = 2π ω ₀ к полосе пропускания Δ f на уровне –3 дБ: . С другой стороны, .

Собственная добротность резонансного контура характеризуется в основном добротностью катушки индуктивности Q_L, которая и будет определять добротность колебательного контура, т.е. Q = Q_L.

При расчетах резонансных цепей необходимо учитывать условие оптимального согласования , которое исходит из компромисса между величиной добротности Q и КПД контура. КПД возрастает при увеличении вносимого в контур сопротивления r_ВН (нагрузки) с целью съема полезного сигнала, однако при этом ухудшается добротность. Условие оптимального согласования предполагает для параллельного контура R_ВН = R_ОЭ/2, а для последовательного – r_ВН = 2r_ОЭ.

Рассмотрим несколько транзисторных схем с использованием колебательных контуров. Данные схемы обладают выраженными резонансными свойствами и позволяют осуществлять усиление (селекцию) сигнала или, наоборот, его подавление (режекцию) вблизи частоты ω ₀.

В резонансном усилителе (рис. 9.13) в качестве коллекторной нагрузки используется колебательный контур, имеющий высокое эквивалентное сопротивление R_ОЭ на частоте ω ₀. Коэффициент усиления данного резонансного усилителя равен: .

 

Рис. 9.13. Резонансный усилитель с параллельным колебательным контуром
в качестве коллекторной нагрузки

 

На входе усилителя с ОЭ (рис. 9.14) поставлен так называемый фильтр-пробка, который имеет высокое R_ОЭ и не пропускает часть сигнала вблизи ω ₀.

 

 

Рис. 9.14. Фильтр-пробка на входе усилителя

 

Параллельный колебательный контур в эмиттерной цепи (рис. 9.15) резко снижает усиление сигнала вблизи ω ₀, поскольку для такого усилителя . Для других частот .

 

 

Рис. 9.15. Резонансный усилитель с параллельным колебательным контуром
в качестве эмиттерной нагрузки

 

В схеме на рис. 9.16 осуществляется коррекция (дополнительное усиление) сигнала вблизи частот ω ₀, так как R_Э шунтировано последовательным контуром, имеющим малое r_ОЭ. При коррекции на других частотах сигнала .

 

Рис. 9.16. Резонансный усилитель с последовательным колебательным контуром,
шунтирующим эмиттерный резистор

 

Контрольные вопросы к лекции

 

1. Какие недостатки простейшей схемы пикового детектора и за счет чего можно устранить при использовании ОУ?

2. Какими достоинствами обладает ЦАП на ОУ с матрицей R-2R по сравнению со схемой ЦАП на основе суммирующего ОУ?

3. За счет чего достигается усиление мощности с схемах на основе ОУ?

4. Каким образом ООС влияет на входное сопротивление инвертирующего ОУ?

5. Каким образом ООС влияет на входное сопротивление неинвертирующего ОУ?

6. Каким образом ООС влияет на выходное сопротивление инвертирующего ОУ?

7. Каким образом ООС влияет на выходное сопротивление неинвертирующего ОУ?

8. Какие параметры резонансного контура необходимо учитывать при проектировании резонансных усилителей?

ЛЕКЦИЯ 10

Компараторы и триггер Шмитта

Простейший компаратор

Компаратор – устройство, определяющее момент равенства двух входных напряжений:

.

На временных диаграммах (рис. 10.1) приведены варианты сравнения входных сигналов. В первом случае опорное напряжение, с которым сравнивается изменяющийся во времени сигнал, постоянно: U₀ = const. Во втором случае для измерения величины U_ВХ в качестве опорного используется линейно возрастающее напряжение U₀ и в момент равенства производится считывание его значения.

 

Рис. 10.1. Примеры сравнения двух сигналов на компараторе

 

Простейшим компаратором является дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления, построенный на основе транзисторов или операционных усилителей. За счет большого коэффициента усиления такой дифференциальный усилитель при равенстве двух входных сигналов практически мгновенно переходит либо в режим насыщения (на выходе высокий потенциал ), либо в режим отсечки (на выходе высокий потенциал ). Переход в тот или иной режим определяется знаком разности входных напряжений.

Компараторы обладают малым временем задержки, высокой скоростью нарастания выходного напряжения и сравнительно высокой устойчивостью к большим перегрузкам. Ниже, на рис. 10.2, а, приведена схема простейшего компаратора с опорным напряжением U₀ = 0. Для задания 0 < U₀ < U используют делитель напряжения, который может быть регулируемым (рис. 10.2, б).

а б в

Рис. 10.2. Схемы (а), (б)
и временные диаграммы работы простейшего компаратора (в)

 

Недостатком простейшего компаратора является так называемый «дребезг» (многократные переключения) из-за наличия шума в реальном входном сигнале. Избавиться от «дребезга» позволяет триггер Шмитта.

 

 

Рис. 10.3. Иллюстрация «дребезга» в простейшем компараторе

 

Триггер Шмитта

 

Триггер Шмитта выполняется на ОУ с положительной обратной связью (ПОС). ПОС обеспечивает быстрое однократное переключение ОУ. «Нечувствительность» схемы к шумовым выбросам достигается за счет так называемого эффекта гистерезиса, при котором состояние выхода зависит не только от входа, но и от предыдущего состояния схемы. Зона «нечувствительности» соответствует напряжению (cм. рис. 10.4) и определяется разностью между верхним и нижним порогами срабатывания триггера.

 

Рис. 10.4. Иллюстрация гистерезиса в триггере Шмитта

 

Рассмотрим схему триггера Шмитта и оценим величину . Цепью ПОС является делитель . Опорный уровень обычно задается от источника питания +U через делитель .

 

Рис. 10.5. Схема триггера Шмитта

 

Так как , а и , то .

Таким образом, определяется параметрами цепи ПОС, а также напряжением питания, от которого зависит значение . При этом, как правило, .

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. МДП- транзисторы в полупроводниковых интегральных схемах.
2. Навигация в многостраничных блок-схемах
3. Определение мощности усилительных каналов для стереофонического звуковоспроизведения
4. Протяженность строк на 1 га при различных схемах посадки
5. Резистивный элемент, индуктивность, емкость. Определение и обозначение на электрических схемах. Какая энергия образуется и как она находится.
6. Тема 1.3 Основные типы усилительных каскадов
7. Тема 2.2. Риски сбоя в комбинационных и последовательных схемах.
8. Управление через массовую информацию формирует психологическую подчиненность и следование правилам, установленным мировым паразитирующим на финансовых схемах и эмиссии доллара меньшинством.
9. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ
10. Условные обозначения на электрических схемах. Участки схем электрических цепей: ветвь, узел, контур.