Arten von abgestimmten Verstärkern
Es gibt zwei Haupttypen von abgestimmten Verstärkern. Sie sind -
- Einfach abgestimmter Verstärker
- Doppelt abgestimmter Verstärker
Single Tuned Amplifier
Eine Verstärkerschaltung mit einem einzelnen Tunerabschnitt, der sich am Kollektor der Verstärkerschaltung befindet, wird als einzelne Tuner-Verstärkerschaltung bezeichnet.
Konstruktion
Eine einfache Transistorverstärkerschaltung, die aus einer parallel abgestimmten Schaltung in ihrer Kollektorlast besteht, bildet eine einzelne abgestimmte Verstärkerschaltung. Die Werte für Kapazität und Induktivität des Schwingkreises werden so gewählt, dass seine Resonanzfrequenz gleich der zu verstärkenden Frequenz ist.
Das folgende Schaltbild zeigt eine einzelne abgestimmte Verstärkerschaltung.
Die Ausgabe kann vom Koppelkondensator C C wie oben gezeigt oder von einer bei L angeordneten Sekundärwicklung erhalten werden.
Betrieb
Das zu verstärkende Hochfrequenzsignal wird am Eingang des Verstärkers angelegt. Die Resonanzfrequenz des parallel abgestimmten Schaltkreises wird gleich der Frequenz des angelegten Signals gemacht, indem der Kapazitätswert des Kondensators C in dem abgestimmten Schaltkreis geändert wird.
In diesem Stadium bietet die abgestimmte Schaltung eine hohe Impedanz für die Signalfrequenz, was dazu beiträgt, eine hohe Leistung über die abgestimmte Schaltung bereitzustellen. Da eine hohe Impedanz nur für die abgestimmte Frequenz angeboten wird, werden alle anderen Frequenzen, die eine niedrigere Impedanz erhalten, von der abgestimmten Schaltung zurückgewiesen. Daher wählt und verstärkt der abgestimmte Verstärker das gewünschte Frequenzsignal.
Frequenzgang
Die Parallelresonanz tritt bei der Resonanzfrequenz f r auf, wenn die Schaltung ein hohes Q hat. Die Resonanzfrequenz f r ist gegeben durch
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
Das folgende Diagramm zeigt den Frequenzgang einer einzelnen abgestimmten Verstärkerschaltung.
Bei der Resonanzfrequenz f r ist die Impedanz des Parallelschwingkreises sehr hoch und ist ein rein resistive. Die Spannung über R L ist daher maximal, wenn die Schaltung auf Resonanzfrequenz abgestimmt ist. Daher ist die Spannungsverstärkung bei Resonanzfrequenz maximal und fällt darüber und darunter ab. Je höher das Q, desto schmaler wird die Kurve.
Doppelt abgestimmter Verstärker
Eine Verstärkerschaltung mit einem Doppeltunerabschnitt, der sich am Kollektor der Verstärkerschaltung befindet, wird als Doppeltunerverstärkerschaltung bezeichnet.
Konstruktion
Der Aufbau eines doppelt abgestimmten Verstärkers wird anhand der folgenden Abbildung verstanden. Diese Schaltung besteht aus zwei abgestimmten Schaltungen L 1 C 1 und L 2 C 2 im Kollektorabschnitt des Verstärkers. Das Signal am Ausgang des Schwingkreises L 1 C 1 wird durch gegenseitiges Kopplungsverfahren mit dem anderen Schwingkreis L 2 C 2 gekoppelt . Die verbleibenden Schaltungsdetails sind dieselben wie bei der einfach abgestimmten Verstärkerschaltung, wie im folgenden Schaltplan gezeigt.
Betrieb
Das zu verstärkende Hochfrequenzsignal wird an den Eingang des Verstärkers abgegeben. Die Abstimmschaltung L 1 C 1 ist auf die Eingangssignalfrequenz abgestimmt. In diesem Zustand bietet die abgestimmte Schaltung eine hohe Reaktanz gegenüber der Signalfrequenz. Folglich erscheint eine große Ausgabe am Ausgang der abgestimmten Schaltung L 1 C 1, die dann durch gegenseitige Induktion mit der anderen abgestimmten Schaltung L 2 C 2 gekoppelt wird . Diese doppelt abgestimmten Schaltungen werden in großem Umfang zum Koppeln verschiedener Schaltungen von Radio- und Fernsehempfängern verwendet.
Frequenzgang des doppelt abgestimmten Verstärkers
Der doppelt abgestimmte Verstärker hat die Besonderheit von couplingDies ist wichtig für die Bestimmung des Frequenzgangs des Verstärkers. Der Betrag der gegenseitigen Induktivität zwischen den beiden abgestimmten Schaltkreisen gibt den Grad der Kopplung an, der den Frequenzgang des Schaltkreises bestimmt.
Um eine Vorstellung von der Eigenschaft der gegenseitigen Induktivität zu bekommen, lassen Sie uns das Grundprinzip durchgehen.
Gegenseitige Induktivität
Da die stromführende Spule ein Magnetfeld um sie herum erzeugt, induziert der variierende Magnetfluss eine EMF in der zweiten Spule, wenn eine andere Spule in die Nähe dieser Spule gebracht wird, so dass sie sich im Magnetflussbereich der Primärspule befindet. Wenn diese erste Spule als bezeichnet wirdPrimary coilkann der zweite als a bezeichnet werden Secondary coil.
Wenn die EMF in der Sekundärspule aufgrund des variierenden Magnetfelds der Primärspule induziert wird, wird ein solches Phänomen als das bezeichnet Mutual Inductance.
Die folgende Abbildung gibt eine Vorstellung davon.
Die jetzige is in der Abbildung den Quellstrom während angeben iindzeigt den induzierten Strom an. Der Fluss repräsentiert den magnetischen Fluss, der um die Spule erzeugt wird. Dies breitet sich auch auf die Sekundärspule aus.
Bei Anlegen der Spannung wird der Strom isFlüsse und Fluss wird erzeugt. Wenn der Strom variiert, wird der Fluss variiert und erzeugtiind in der Sekundärspule aufgrund der gegenseitigen Induktivitätseigenschaft.
Kupplung
Unter dem Konzept der gegenseitigen Induktivitätskopplung wird wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Wenn die Spulen voneinander beabstandet sind, verbinden die Flussverbindungen der Primärspule L 1 die Sekundärspule L 2 nicht . In diesem Zustand sollen die Spulen habenLoose coupling. Der Widerstand, der unter diesen Bedingungen von der Sekundärspule reflektiert wird, ist klein und die Resonanzkurve ist scharf und die Schaltung Q ist hoch, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Im Gegenteil, wenn die Primär- und Sekundärspule nahe beieinander gebracht werden, haben sie Tight coupling. Unter solchen Bedingungen ist der reflektierte Widerstand groß und die Schaltung Q ist niedriger. Es werden zwei Positionen von Verstärkungsmaxima erhalten, eine oberhalb und die andere unterhalb der Resonanzfrequenz.
Bandbreite der doppelt abgestimmten Schaltung
Die obige Abbildung zeigt deutlich, dass die Bandbreite mit dem Grad der Kopplung zunimmt. Der bestimmende Faktor in einem doppelt abgestimmten Schaltkreis ist nicht Q, sondern die Kopplung.
Wir haben verstanden, dass für eine gegebene Frequenz die Bandbreite umso größer ist, je enger die Kopplung ist.
Die Gleichung für die Bandbreite ist gegeben als
$$ BW_ {dt} = k f_r $$
Wobei BW dt = Bandbreite für doppelt abgestimmten Schaltkreis, K = Kopplungskoeffizient und f r = Resonanzfrequenz.
Wir hoffen, dass Sie jetzt ausreichende Kenntnisse über die Funktionsweise von abgestimmten Verstärkern erworben haben. Im nächsten Kapitel lernen wir Rückkopplungsverstärker kennen.