[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.14.21.Scalony wzmacniacz szerokopasmowy z tranzystorami MESFET:a) schemat ideowy, b) uproszczony model dla zakresu małych częstotliwościTranzystor T jest wzmacniaczem napięciowym objętym pętląujemnego sprzężęnia zwrotnego, utworzoną przez wtórnik zródłowy ztranzystorem T oraz tranzystor T.Tranzystor T ma czterokrotniemniejszą szerokość bramki niż tranzystor T , stąd pomiędzy ichtranskonduktancjami zachodzi związekgm1gm2 = (14.41)4Przy założeniu, że wzmocnienia napięciowe wtórnikówzródłowych T i T są równe jedności oraz na podstawieuproszczonego modelu wzmacniacza z rys.14.21b mo żna wyznaczyćwzmocnienie napięciowe układuU2 gm1rds5 gm1ku = = - H" - = - 4(12dB) (14.42)Uin 1+gm2rds5 gm2gdzie rds5 jest dynamiczną rezystancją tranzystora T pracującego jakozródło prądowe (przy U = 0 ).GSWzmocnienie wzmacniacza można regulować przez odpowiednidobór stosunku szerokości bramek tranzystorów T i T. 33315 WZMACNIACZE SELEKTYWNE WIELKIEJCZ STOTLIWO CI Z15.1.WPROWADZENIEZadaniem wzmacniaczy selektywnych jest wzmocnienie sygnałuw ściśle określonym paśmie częstotliwości i tłumienie go poza tympasmem.Wzmacniacze te są stosowane głównie wradiokomunikacyjnych urządzeniach odbiorczych, np.telewizorach,odbiornikach radiowych i radarowych, systemach łączności satelitarnejitp., jak również w analogowych systemach telekomunikacyjnych.Typowy przebieg charakterystyki modułu wzmocnienia wzmacniaczaselektywnego przedstawiono na rys.15.1ku dB[ ]k0-3-20Rys.15.1.Charakterystyka modułuf0wzmocnienia wzmaczniacza2"f3dB fselektywenego2"f20dBStromość opadania charakterystyki amplitudowej jest określonaprzez współczynnik prostokątnościB3dB 2" f3dBp == 05 bieguny są zespolone sprzężone.Wykres,charakterystyk częstotliwościowych impedancji Z jest pokazany narys.15.3. 337ZR0 1 arctgQ0��+205.��-2�1 1-Q0 Q0Rys.15.3.Charakterystyki częstotliwościowe obwodu rezonansowegoModuł impedancji Z maleje o 3 dB względem wartościR0 = 1/ G0 przy odstrojeniu � =� 1 / Q0 , co zgodnie z zależnością(15.13) odpowiada pulsacjom�� ���� ��1 1 1�1 = �0 1 + - �� H" �0 1 - (15.15a)���� ��24 Q0 2 Q0 �� 2 Q0 ���� ���� ���� ��1 1 1�2 = �0 1 + +H" �0 1 + (15.15b)�� ���� ��24 Q0 2 Q0 �� 2 Q0 ���� ��Trzydecybelowe pasmo przebiegu |Z| wyznaczone na podstawieprzybliżonych wartości �1 oraz � (dla dużych wartości Q0 ) wynosi2f0B03dB = f2 - f1 = (15.16)Q0Znormalizowane odstrojenie � można wyrazić przybliżonązależnością� + �0 � - �0�2 - �2 ()() 2 " � 2 " f� = = H"= (15.17)��0 ��0 �0 f0Współczynnik prostokątności prostego obwodu rezonansowego maniewielką wartość i wynosi p H" 0,1.Zazwyczaj obwód rezonansowy włączony jest w konfiguracjiczwórnikowej pomiędzy zródło i odbiornik sygnału, co powodujezmniejszenie wypadkowej dobroci obwodu i zwiększenie szerokościpasma (czyli zmniejszenie selektywności obwodu).Aby temu zapobiec 338stosuje się w obwodzie odpowiednie transformacje admitancji zródłai obciążenia (rys.15.4), co pozwala ma regulację szerokości pasma,maksymalizację transmisji mocy oraz wybór optymalnej indukcyjnościprzy której dobroć cewki jest największa.W obwodzie na rysunku 15.4a zastosowano autotransformatorowesprzężenie zródła i obciążenia, w którym zgodnie z oznaczeniami narysunku i przy pełnym sprzężeniu między uzwojeniami transformatoraprzekładnie p1 i p2 wynoszą odpowiednion1 n2p1 = oraz p2 = (15.18)n na) b)LpC1p : 1 1 : pn' n1 n2' ' ' '}IgG0GL Ig Gg L C GL{' }pGg2c)Ig Gg L C GL U2G0Rys.15.4.Obwód rezonansowy z transformacją admitancji zródła i obciążenia (a),jego schematy zastępcze (b,c)Parametry schematu zastępczego pokazanego na rys.15.4c sąopisane przez następujące zależności�0C2 2Ig = p1I' , Gg = p1 G' , GL = p2 G' , G0= (15.19)g g LQ0Dobroć obwodu rezonansowego obciążonego konduktancjami Gg orazGL , zgodnie z zależnością (15.11), może być przedstawiona zależnością�0 C 1Q = = (15.20)G0 + Gg + GL �0 L G0 + Gg + GL()Ponieważ Q >1 oraz � (01 - 0,2) f0 , uzyskując,charakterystyki amplitudowe zbliżone do idealnych.W filtrachwąskopasmowych metoda ta jest mniej efektywna, wskutekograniczonej dobroci obwodów.Wraz ze zwiększeniem ich liczby rosnąstraty mocy w obwodach i nie ma wyraznej poprawy kształtucharakterystyki amplitudowej filtru.15.3.FILTRY PIEZOELEKTRYCZNE15.3.1.Rodzaje filtrów piezoelektrycznychWzmacniacze selektywne w.cz.z obwodami rezonansowymi LCposiadają wiele wad, spośród których najważniejszymi są:- stosowanie cewki indukcyjnej o dużych wymiarach i wymagającejstrojenia, a przez to nie nadającej się do scalenia i bardziej zawodnej,- w celu uzyskania dużej prostokątności charakterystyki amplitudowejtrzeba stosować wieloobwodowe układy rezonansowe sprzężone,trudne do wykonania i strojenia oraz kosztowne.Aatwiejsze i tańsze uzyskanie obwodów selektywnych możliwejest przy zastosowaniu filtrów piezoelektrycznych.Ze względu na rodzajwykorzystywanych drgań elementów piezoelektrycznych filtrypiezoelektryczne możemy podzielić na dwie grupy:- filtry wykorzystujące rezonatory piezoelektryczne z drganiamiobjętościowymi,- filtry z akustycznymi falami powierzchniowymi.Innym kryterium podziału filtrów piezoelektrycznych może byćrodzaj użytego materiału piezoelektrycznego.Obecnie w filtrach tychjako materiału piezoelektrycznego używa się głównie kryształu kwarcui ceramiki o własnościach piezoelektrycznych.Przykładempowszechnego stosowania monolitycznych filtrów ceramicznych mogąbyć wzmacniacze pośredniej częstotliwości fonii odbiornikówradiowych i telewizyjnych.W filtrach z akustycznymi falami powierzchniowymi jakomateriał na podłoża wykorzystuje się głównie kryształy kwarcu,niobianu litu i tantalanu litu oraz ceramikę piezoelektryczną.Filtry te sąobecnie stosowane głównie w radiolokacji, urządzeniach kosmicznychoraz odbiornikach telewizyjnych.Przykładem powszechnego stosowaniapasmowych filtrów transwersalnych z akustycznymi falami 345powierzchniowymi są wzmacniacze pośredniej częstotliwości wizjiodbiorników telewizyjnych.15.3.2.Filtry kwarcoweRezonatorem kwarcowym nazywamy przetwornikelektromechaniczny składający się z wibratora kwarcowego i obudowy,chroniącej wibrator przed wpływami zewnętrznymi.Element kwarcowy jest wycięty z monokryształu kwarcu, najczęściejw postaci prostokątnych lub okrągłych, płaskich lub soczewkowatychpłytek, o określonych rozmiarach i orientacji względem osikrystalograficznych.Na element kwarcowy napyla się elektrodyz cienkich warstw metalicznych (złoto, srebro, aluminium) o ściśleokreślonym kształcie i grubości.Jeżeli do elektrod rezonatoraprzyłożymy sinusoidalne napięcie zmienne, to w elemenciepiezoelektrycznym (kwarcowym) wytworzy się tak samo zmienne poleelektryczne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
