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?選頻放大器的工作原理與雙T電橋的頻率特性 |
選頻放大器,它從多種頻率的輸入信號(hào)中,選取所需的一種頻率信號(hào)加以放大下圖所示的方框圖可以構(gòu)成選頻放大電路,其中方框K是基本放大電路,方框F是選頻負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò),因此,選頻放大器實(shí)質(zhì)上是一種具有選頻作用的負(fù)反饋電路。電路的閉環(huán)益為 KF=K/(1+FK) 式中:K=UO/Ui是開環(huán)增益 F=UF/UO 是反饋系數(shù) |
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一般用RC選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)選期,圖(b)示出反饋系數(shù)F隨頻率f的變化曲線(頻率特性),當(dāng)f=fo時(shí),則F=0。所以,對諧振頻率fo來說,放大電路不存在負(fù)反饋,故KF=K,此時(shí)放大器的輸出電壓最大。隨著頻率遠(yuǎn)離fo,F就急速地增加,相應(yīng)的KF也很快衰減至零,見上圖C因而,偏離fo點(diǎn)的其它無用頻率的輸出電壓也就很小很小了,至于KF的衰減快慢,主要是取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,通常用雙T電橋的RC選頻網(wǎng)絡(luò),它在實(shí)際使用中,最常用的有兩種: |
等一種是非對稱雙T電橋如上圖所示,假設(shè)電源內(nèi)阻RS=0,負(fù)載RL=00,則計(jì)算公式如下: 諧振角頻率ωO=1/RC-------------------------1式 品質(zhì)因數(shù)Q=[1/2(1+a)]=[fo/2△fo.7]---------2式 傳輸系數(shù)(反饋系數(shù))的模、幅角分別為: |
---------------------3式 φ =arctg1/QY 式中:Y=σ-(1/σ)是廣義失諧系數(shù) σ=f/fo是相對失諧系數(shù)-----------------------4式 2△fo.7主為半功點(diǎn)的帶寬 由2式可見:對固定的諧振頻率fo來說,Q越大,則通頻帶越窄;反之Q越小,則通頻帶越寬,因此,Q的大小可以反應(yīng)出雙T網(wǎng)絡(luò)的選擇性好壞。這種雙T電橋的優(yōu)點(diǎn)是Q較大,但輸入阻抗低,輸出阻抗高,與放大器聯(lián)接不便,由于橋臂參數(shù)不同,選用和調(diào)節(jié)也帶來麻煩,只有選擇性要求較高,才使用非對稱雙T電路,該電路的輸入、輸出阻抗及相角變化情況請參看最上面的圖其中a通常選用(0.1-0.2)可得到較大的Q值。 第二種是對稱雙T電路,如下圖-3所示,計(jì)算公式如下: |
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諧振頻率:ω0= |
品質(zhì)因數(shù):Q= |
顯然,Q與n有關(guān),當(dāng)n=1時(shí),則Qmax=0.25,但調(diào)節(jié)不便,為了調(diào)節(jié)方便,經(jīng)常選用n=0.5,相應(yīng)于三只電阻數(shù)值相等;或選用n=2,相應(yīng)于三只電容數(shù)值相等,由于對稱雙T電橋,在選擇元件和調(diào)整上都比較方便,故得到廣泛的應(yīng)用, 傳輸特性不對稱性的校正方法: 實(shí)際使用中,由于RS≠O和RL≠OO而且有時(shí)雙T網(wǎng)絡(luò)與放大器使用交流耦合,例圖4(A)的情況,信號(hào)源(ES及RS)經(jīng)CS與雙T耦合,由于頻率為零時(shí),容抗1/ωCS為無限大,所以F=O;而當(dāng)頻率很高時(shí),則CS、C2、C3容抗很小,此時(shí)F近似為RL/(RL+RS);由于ZS、RL不影響諧振頻率,仍然在f=fo時(shí),F(xiàn)=0;因此,F(xiàn)隨頻率變化的曲線如圖4(B)示,由圖可見,傳輸特性是不對稱的 |
Z3和RL的存在不但使F的幅頻特性畸變,而且也使它的相頻特性產(chǎn)生不對稱,如果在諧振點(diǎn)附近的相移超過 π/2,加上某此附加相移的作用,在這次閉環(huán)放大電路里,就會(huì)引入正反饋而發(fā)生自激振蕩。為了消除這種不良現(xiàn)象,在電路圖4(A)的RL兩端并接上電容CL,在CL的作用下可F的幅相特性得到校正見圖4(B),理相校正時(shí),應(yīng)滿足下式關(guān)系: R1C1=R2C2=RLCL=RSCS R1R2=(1+n)RLRS 如果耦合電容接于負(fù)載端,則必須在輸入端1、1’并接電容CS,理想較正條件仍如上式關(guān)系 如果,雙T與放大咕嘟使用直接耦合方式,則不必接入CS或CL,此時(shí),F(xiàn)的振幅、相移特性的對稱條件可簡化為: R1R2=(1+n)RSRL R1C1=R2C2 必須注意:(1)雙T網(wǎng)絡(luò)與放大器直接耦合,雖然選擇性較高,但直流工作點(diǎn)將受到影響,調(diào)整因難; (2)要使內(nèi)阻ZS盡量減小及負(fù)載ZL盡量加大,否則會(huì)明顯地降低雙T的選擇性,因此基本放大電路應(yīng)前后接入射極跟隨器或源極跟隨器,以滿足雙T網(wǎng)絡(luò)的要求,(3)在元伯參數(shù)有誤差的影響下,,也會(huì)破壞了雙T的平衡條件,使幅頻、相頻特性發(fā)生變化,因此雙T網(wǎng)絡(luò)的元件應(yīng)按照具體要求,必須經(jīng)嚴(yán)格選出溫度特性好,工作穩(wěn)定的元件,并要進(jìn)行老化 |
圖4(A) |
圖4(B) |
圖4(C) |
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