Дослідження діапазонного резонансного підсилювача

Лабораторна робота № 1

Дослідження діапазонного резонансного підсилювача

Мета роботи – експериментально дослідити властивості діапазонного резонансного підсилювача при різних видах під’єднання навантаження.

Теоретичні відомості

Можливості реалізації періодичних підсилювачів радіочастоти обмежені шунтувальною дією паразитних ємностей підсилювального пристрою і монтажу. В резонансних підсилювачах паразитні ємності входять в ємність резонансних контурів.

Резонансні підсилювачі розрізнюються за способом під’єднання резонансного контуру до підсилювального елемента (ПЕ), а також за схемою включення самого ПЕ (спільний емітер, спільна база, каскодна схема).

За способом підключення резонансного контуру розрізняють такі різновиди схем:

з безпосереднім зв’язком контуру із ПЕ;

з автотрансформаторним зв’язком контуру із ПЕ;

з трансформаторним зв’язком контуру із ПЕ;

з комбінованим (індуктивно-ємнісним) зв’язком контуру із ПЕ.

Основними параметрами резонансного підсилювача є резонансний коефіцієнт підсилення , вибірність , де – коефіцієнт підсилення при розстроюванні ,  - нерівномірність коефіцієнта підсилення в межах діапазону .

Резонансний підсилювач радіочастоти (ПРЧ) з безпосереднім під’єднанням  контуру до ПЕ (рис. 1.1) знаходить широке застосування.

Залежність його резонансного коефіцієнта підсилення від частоти (при настроюванні контуру змінною ємністю) визначається виразом

,                        (1.1)

де – крутість ПЕ в робочій точці;

– еквівалентний резонансний опір контуру з урахуванням шунтування із боку ПЕ;

– еквівалентна добротність контуру;

– характеристичний опір контуру, де –коефіцієнт шунтування контуру з боку ПЕ;

– еквівалентний резонансний опір і добротність нешунтованого контуру;

– резонансна частота контуру;
– відповідно індуктивність та ємність контуру.

Характерним для каскадів ПРЧ при настоюванні контуру за допомогою ємності є підвищення резонансного коефіцієнта підсилення із зростанням частоти (рис.1.2). При розрахунку визначають резонансний коефіцієнт підсилення на максимальній частоті піддіапазону , а потім з урахуванням коефіцієнта перекриття піддіапазону – на мінімальній, де

                         (1.2)

Значення  для підсилювача з автотрансформаторним ввімкненням визначається у відповідності з виразом

,                       (1.3)

де  та – коефіцієнти ввімкнення контуру з боку ПЕ відповідно до даного та наступного каскадів;

– модуль провідності прямої передачі ПЕ.

Підбираючи коефіцієнти включення  та , можна забезпечувати однаковий коефіцієнт підсилення та характер його зміни в кожному з піддіапазонів. Автотрансформаторне ввімкнення контуру послаблює його зв’язок з ПЕ, зменшує вплив внутрішнього опору та вихідної ємності ПЕ на добротність та настройку контуру підсилювача. Вказані обставини дозволяють отримати високу вибірність та забезпечити високу робочу частоту підсилювача.

Максимальний коефіцієнт підсилення при припустимому ступені шунтування контуру з боку обох ПЕ може бути досягнуто при коефіцієнтах ввімкнення

             та       ,

де – вихідний опір ПЕ даного каскаду;

– вхідний опір наступного каскаду.

Для стабільного підсилювача значення коефіцієнта шунтування звичайно складає не менше 0,7…0,8.

Якщо в процесі розрахунку отримане значення будь-якого з коефіцієнтів ввімкнення більше або рівне 1, то відповідний електрод ПЕ може бути під’єднаний  до контуру повністю. Нехтуючи, зокрема,  і припускаючи = 0,8 на максимальній частоті піддіапазону, значення  можна визначити з співвідношення

,

де = – визначені на тій самій частоті.

Значна можливість впливу на характер зміни резонансного підсилення в діапазоні робочих частот властива резонансному підсилювачу з трансформаторним під’єднанням  контуру до ПЕ (рис.1.4).. Еквівалентна схема такого ввімкнення показана на рис. 1.5.