Резонансный усилитель с параллельным LC-контуром

Усилители, предназначенные для усиления сигналов в узкой полосе частот, называют избирательными. Избирательное усиление можно получить с помощью частотно-зависимой цепи (например, параллельного или последовательного -контура), включенной либо в нагрузку, либо в цепь обратной связи транзисторного усилительного каскада. Усилители с резонансными контурами иначе называют резонансными усилителями.

Избирательные усилители широко используются для усиления сигналов радиочастот (усилители высоких частот – УВЧ), при супергетеродинном приеме (усилители промежуточной частоты – УПЧ), в измерительной технике, в системах телемеханики с частотным разделением каналов.

В представленном на рис. 13.1 усилительном каскаде в цепь коллекторной нагрузки включен параллельный колебательный контур. Сопротивление контура зависит от частоты. На резонансной частоте оно имеет максимальное значение R ₀. Соответственно коэффициент усиления каскада на этой частоте максимальный и убывает при расстройке частоты в область более высоких и низких значений.

Эквивалентная схема каскада приведена на рис. 13.2. Предполагается, что в рассматриваемом диапазоне частот конденсаторы C 1, C 2, C 3 можно считать закороченными, а частотные свойства транзистора еще не проявляются.

Резисторы R 1 и R 2 отображены на схеме одним эквивалентным резистором

Выходное напряжение можно определить как произведение тока h _21Э i _Б на комплексное сопротивление выходной цепи каскада Z _экв (j w ) и записать коэффициент усиления каскада по напряжению в виде

, (13.1)

где ;

.

Модуль К(j w ) определяет амплитудно-частотную характеристику коэффициента усиления по напряжению

, (13.2)

где – коэффициент усиления каскада на частоте резонанса.

Соотношение (13.2) легко приводится к типовому виду

, (13.3)

где – эквивалентная добротность каскада; (13.4)

– волновое сопротивление контура;

– относительная расстройка частоты.

Полосе пропускания каскада на уровне соответствует относительная расстройка частоты , откуда получаем выражение для определения добротности каскада: . Следовательно, добротность каскада можно определить экспериментально как отношение резонансной частоты к полосе пропускания (см. рис. 13.5, а).

Важной характеристикой усилителя является его избирательность, определяемая как отношение коэффициента усиления на резонансной частоте к коэффициенту усиления на заданной частоте помехи f _п

(13.5)

Добротность контура должна быть выше добротности каскада, рассчитанной по заданной избирательности:

,

так как контур шунтируется выходным сопротивлением транзистора и сопротивлением нагрузки.