FəSİl rezonans güCLƏNDİRİCİLƏRİ

Rezonans gücləndiricisi verilmiş tezlik zolağı daxilində yüksək tezlikli rəqslərin güclənməsini təmin edən qurğudur. Bu qurğuların aşağıdakı növlərini fərqlədirirlər.

1. Sabit köklənməyə malik gücləndiricilər; 2. Dəyişən köklənməli gücləndiricilər.

Konturların sayına nəzərən: birkonturlu, ikikonturlu və çox konturlu.

Buraxma zolağının köklənmə tezliyinə nisbətinə nəzərən: genişzolaqlı () və darzolaqlı ().

Əsas göstəricilər: 1a. Rezonans güclənmə əmsalı ; 1b. Güc üzrə güc­lənmə əmsalı , -yük keçiriciliyinin həqiqi təşkiledicisi, - giriş keçiriciliyinin həqiqi təşkiledicisi; 2a. Gücləndiricinin seçiciliyi; 2b. Düzbucaq­lılıq əmsalı ; 3. Küy əmsalı; 4. Siqnalın təhrifləri; 5. Gücləndiricinin işinin dayanıqlığı.

Sahə tranzistorlu rezonans gücləndiricisinin sxemi şək. 3.1-də təsvir olunmuşdur.

Giriş gərginliyi sahə tranzistorunun zatvoruna verilir və onun çıxış gərgin­liyini idarə edir. Çıxış gərginliyinin dəyişən təşkiledicisi aşağıdakı dövrə üzrə qapanır: istok, kondensator , kontur , stok. Gücləndiricidə ardıcıl qidalanmadan istifadə edilmişdir. Qida mənbəyi, kontur və tranzistor ardıcıl qoşulmuşlar. Rəqs konturu induktivlikli dolaqdan və bölücü kondensator vasitəsi ilə ona qoşulmuş dəyişən tutumlu kondensatordan ibarətdir. rezistoru zatvorda tələb olunan sürüşmə gərginliyi yaratmaq üçündür. İstok cərəyanının dəyişən təşkiledicisinin təsirindən yara­na biləcək əks əlaqə kondensatoru vasitəsi ilə yox edilir. rezistoru vasitəsi ilə zatvora daimi sürüşmə verilir. Əvvəlki pillədən sabit gərgin­li­yin zatvora düşməsinin qarşısı kondensatoru ilə alınır. Tranzistorun çıxış dövrəsindəki gərginlik giriş siqna­lının tezliyi konturun rezonans tezliyinə bərabər olduqda ən böyük qiymət alır. Kökdən düşmələrdə çıxış gərginliyi azalır və bununla da maneələrin zəiflədilməsi təmin edilir.

İki zatvoru olan sahə tranzistorlu rezonans gücləndiricisinin sxeminə baxaq (şək. 3.2). Bu gücləndiricidən yüksək sinfə mənsub qəbuledicilərdə və yüksək keyfiyyətli UQD bloklarda istifadə etmək məsləhətdir. Burada güclənməni avtomatik tənzimləmə (GAT) gərginliyi tranzistorun ikinci zatvoruna verilir. Tranzistorun xarakteristikasının dikliyinin hər bir zatvorun gərginliyindən eyni dərəcədə asılı olduğu üçün və giriş tutumu ilə işçi nöqtənin xarakteristika üzərindəki vəziyyətinin ikinci zatvorun gərgin­liyindən az asılı olması güclənmə üzrə effektiv tənzimləmə almağa imkan verir. Bu sxemdə aktiv cihazlarla ikiqat avtotransformator rabitəsindən istifadə olunur.

Məlumdur ki, ümumi emitterli gücləndirici pillə kiçik giriş keçiriciliyinə və güc üzrə böyük güclənmə əmsalına malikdir. Ümumi bazalı gücləndirici pillənin müsbət cəhətlərindən: onun əks əlaqə üzrə yüksək dayanıqlılığını və güclənmənin yüksək sərhəd tezliyini göstərmək olar. Bu iki sxemin müsbət cəhətlərini birgələşdirmək üçün kaskod gücləndiricilərinin mümkün olan sxemlərindən biri şək. 3.3 də təsvir edilir.

Birinci pillənin tranzistoru VT1 ümumi emitterli sxem üzrə qoşulmuşdur. Ona görə də o böyük giriş müqavimətinə malik olub girişə qoşulan rezonans dövrənin seçiciliyini az pisləşdirir.

Ümumi bazalı sxem üzrə qoşulmuş ikinci pillənin giriş keçiriciliyi birinci pillənin yükü rolunu oynayır. Bu keçiricilik böyük qiymətə malik olduğu üçün, birinci pillə siqnalı güc üzrə gücləndirərək gərginlik üzrə böyük güclənmə vermir. Bunu aşağıdakı çevirmələrdən görmək olar. Məlumdur ki, reostat gücləndirici pillənin, parazit tutumun təsirinin çox olduğu tezlik diapazonlarında, gərginlik üzrə güclənmə əmsalı aşağıdakı kimi təyin olunur:

,

burada və - tranzistorun (və ya başqa gücləndirici elementin) xarakteristikasının dik­liyi və çıxış keçiriciliyi; - yükün keçiriciliyidir. Baxdığımız halda - ikinci pillənin giriş keçiriciliyidir. Baxdığımız halda olduğu üçün yazmaq olar. Burada birinci tranzistorun (VT1) dikliyidir. Parazit və köməkçi dövrələrin təsi­rini nəzərə almasaq, ikinci tranzistorun (VT2) kollektor dövrəsindəki cərəyanı aşağıdakı kimi təyin etmək olar

burada ikinci tranzistorun baza və emitteri arasındakı siqnal gərginliyidir; və - ikinci tranzistorun dikliyi və çıxış keçiriciliyidir; - ikinci tranzistorun kollek­tor dövrə­sindəki yükün keçiriciliyidir (rezonans halına baxırıq). cərəyanı demək olar ki, tama­milə emitter dövrəsinə keçdiyi üçün ikinci tranzistorun giriş keçiriciliyi iki təşkil­edicinin cəmi kimi təyin olunur. Birinci təşkiledici baza - emitter dövrəsindəki cərəyanı, ikinci təş­kiledici isə cərəyan üzrə əks əlaqəni xarakterizə edir. İkinci təşkiledici

İkinci tranzistor gərginlik üzrə normal güclənmə verir. O ümumi bazalı sxem üzrə qoşulduğu üçün daxili əks əlaqə onun işinə də zəif təsir göstərir. Beləliklə kaskod gücləndiricisində gərginlik və cərəyan üzrə güclənmə funksiyaları bölünmüşlər və hər iki tranzistor birlikdə siqnalı həm gərginlik üzrə həm də güc üzrə gücləndirirlər.

Şək.3.4 - də rezonans yükü tranzistorla transformator rabitəsinə malik gücləndirici pillənin sxemi təsvir edilmişdir.

Transformator rabitəsi konstruktiv olaraq daha əlverişlidir. Bipolyar tranzistorlar kiçik giriş və çıxış müqavimətlərinə malik olduqları üçün, onların üzərində yığılmış gücləndiricilərin sxemlərində transformator və avtotransformator rabitələrindən daha geniş istifadə olunur.

Lampalı rezonans gücləndiricisinin sxemi, demək olar ki, sahə tranzistoru üzərində yığılmış sxemdən fərqlənmir.
3.3. Seçiciliyə malik gücləndiricilərin ümumi nəzəriyyəsi.

Rezonans gücləndiricisinin struktur sxemini şək.3.5 də ki kimi təsvir etmək olar.

İstənilən gücləndirici cihaz, kiçik siqnallar rejimində, xətti aktiv dördqütblü şəklində göstərilə bilər.(şək.3.6). Bu dördqütblü üçün aşağıdakı münasibətlər doğrudur:

Bu münasibətləri nəzərə alaraq gücləndirici cihazı cərəyanı və daxili keçiriciliyi olan ekvivalent cərəyan generatoru ilə əvəz etmək olar (şək. 3.7).

Gücləndirici cihaz və yüklə rabitə dövrələri ideal və transformatorları ilə əvəz edilirlər. transformasiya əmsalına malik transformatoru gücləndirici cihazla süzgəc arasında, transformasiya əmsallı transformatoru isə süzgəclə yük arasında lazımi rabitəni təmin edirlər. Yükə qoşulmuş süzgəcin ötürmə əmsalı .

transformatorunun giriş düyünləri arasındakı gərginlik

, (1)

burada - yükə qoşulmuş süzgəcin giriş keçiriciliyidir. Gücləndirici pillənin çıxış gərginliyini hesablayaq

Pillənin güclənmə əmsalını hesablayaq

Süzgəcin parametrlərinin ( və ) tezlikdən asılılığı, faydalı siqnalın spektrinin ayrılması imkanını müəyyən edir. olduqda pillənin seçiciliyi yalnız süzgəcin ötürmə əmsalı ilə təyin edilir. Bu halda

Bir konturlu gücləndiricidə seçici dövrə kimi qəbul ediləcək siqnalın tezliyinə köklənmiş tək rəqs konturundan istifadə olunur. Belə gücləndiricinin ekvivalent sxemi şək. 4-də təsvir edilmişdir.

və qəbul edərək (3) ifadəsinə əsasən bir konturlu seçici pillənin güclənmə əmsalını alarıq:

Bu ifadədə , və yazsaq giriş dövrəsinin ötürmə əmsalını alarıq.

Rezonans tezlikdə kontura daxil edilən reaktiv keçiriciliklər konturun reaktiv keçiriciliyi ilə kompensasiya edilirlər, yəni

. (6)

Rezonans güclənmə əmsalı

Konturla zəif rabitə halında, yəni və , və giriş dövrəsi ilə gücləndiricidə eyni , , olduqda

Göründüyü kimi və tezlikdən asılı olaraq vuruğu qədər fərqlə dəyişirlər. Adətən , gücləndirici cihazın sərhəd tezliyindən kiçik tezliklərdə, tezlikdən zəif asılı olur. Ona görə də bir konturlu rezonans gücləndiricisinin güclənmə əmsalı tezlikdən asılı olaraq köklənmiş antena ilə işləyən giriş dövrəsinin ötürmə əmsalının dəyişdiyi qanunauyğunluqla dəyişir. ( halında) rezonans gücləndiricinin və bir konturlu giriş dövrəsinin seçicilik xüsusiyyətləri eyni münasibətlərlə təyin olunurlar.

Gücləndiricinin dayanıqlılığı dedikdə, onun, müxtəlif təsirlərdən (qida rejiminin, temperaturun, tezliyin, vibrasiyanın və. s. dəyişmələri) elektriki xarakteris­tikalarının dəyişməsini buraxıla bilən intervalda saxlaması qabiliyyəti başa düşülür. Məlumdur ki, istənilən gücləndirici cihazda əks keçid keçiriciliyi mövcuddur. Bu əks rabitənin yaranmasına və gücləndiricinin xarakteristikalarının dəyişməsinə səbəb olur. Əks keçid keçiriciliyi üzrə yaranan əks rabitə xüsusi neytrallaşdırıcı dövrələr vasitəsi ilə yox edilə bilər. Bu dövrələr elə qurulur ki, gücləndirici pillənin giriş və çıxış düyünləri, siqnal tezliyində tarazlaşdırılmış körpünün diaqonallarının düyünləri olur. Lakin istismar prosesində gücləndirici cihazın parametrlərinin dəyişməsi körpünün tarazlığının pozulmasına səbəb olur və neytrallaşdırıcı dövrənin parametrlərini tənzimləmək lazım gəlir. Təbiidir ki, qəbuledici qurğunun istismarı zamanı belə tənzimləmə əlverişli deyil.

Daxili əks rabitənin təsirini pillənin güclənmə əmsalını azaltmaqla zəiflətmək daha əlverişlidir. Bu üsul aktiv cihazın gücləndirmə xüsusiyyətlərindən istifadə edilməsini pisləşdirsə də, gücləndiricinin işinin dayanıqlılığını artırır. Gücləndirici pillənin güclənmə əmsalının elə qiymətini hesablayaq ki, bu qiymətdə keçiriciliyi nəticəsində yaranan əks rabitənin təsirini nəzərə almamaq mümkün olur.

Aktiv cihazın giriş və çıxışına qoşulmuş tək konturları olan və cərəyan generatorundan qidalanan, gücləndirici pillənin sadələşdirilmiş sxemi şək.1-də təsvir olunmuşdur. Burada və keçiricilikli konturlar gücləndirici cihaza və ideal transfor­ma­torlar vasitəsi ilə, yük isə çıxış konturuna transformatoru vasitəsi ilə qoşulmuşlar.

Əks rabitə əmsalının pillənin güclənmə əmsalına hasilini hesablayaq. Fərz edək ki, əks rabitə gərginliyi əks keçid keçiriciliyindən axan cərəyanla yaranır:

,

burada gücləndirici cihazın çıxış gərginliyidir. Gücləndiricinin çıxış gərginliyi

Əks rabitə əmsalı

Seçici gücləndiricilərin ümumi nəzəriyyəsindən məlumdur ki, olduqda pillənin kompleks güclənmə əmsalı,

burada .

Beləliklə

.

Məlumdur ki, tək konturun əlavə etdiyi faza sürüşməsi sıfırdan (rezonans tezlikdə) qədər (böyük kökdən düşmələrdə) dəyişir. Güclənmə əmsalının, əks rabitənin təsirindən, ən böyük dəyişmələri halına uyğun tezliklərdə baş verir. Bu tezlik­lərdə gücləndiricinin tezlik xarakteristikası maksimal deformasiya olunur. və kifayət qədər böyük tezliklərdə olduğunu nəzərə alsaq alarıq.

Konturlar eyni buraxma zolağına malik olduqda sonuncu bərabərlik buraxma zolağının yarısına bərabər mənfi kökdəndüşmələrdə ödənir. Bu kökdəndüşmələrdə

və olur.

Dayanıqlılıq əmsalının ifadəsindən və sonuncu bərabərliklərdən istifadə edərək tapırıq

Sonuncu ifadənin sol tərəfini tələb olunan dayanıqlılığı ödəyən rezonans güclənmə əmsalı ilə ifadə edək

Göründüyü kimi halında dayanıqlı güclənmə əmsalı sonsuzluğa yaxın­laşır. Bu onunla izah edilir ki, artdıqca əks rabitə əmsalı azalır və gücləndiricinin giriş düyünlərini qısa qapadıqda əks rabitə olmayacaq . Konturların parametrləri eyni olduqda və halında

Bu ifadə aşağıdakı nəticələri çıxarmağa imkan verir:

1. Gücləndiricinin dayanıqlılığına qoyulan tələblər yüksəldikcə alına biləcək dayanıqlı güclənmə əmsalı azalır və olduqda olur. Ona görə də adətən seçilir ki, tezlik xarakteristikasının, nisbətən kiçik, deformasiyalarında kifayət qədər böyük güclənmə əmsalı almaq mümkün olsun;

2. Gücləndirici cihazın, dayanıqlı güclənmə əmsalını xarakterizə edən, əsas göstəricisi nisbətidir. Bu nisbət nə qədər böyük olarsa bir o qədər böyük olur.

Məlumdur ki, rezonans gücləndiricilərində istifadə olunan aktiv cihazlar qeyri-xətti volt-amper xarakteristikalarına malikdirlər. Qeyri-xətti volt-amper xarakteristi­kalarına malik gücləndirici pillənin girişinə harmonik siqnal təsir göstərdikdə rezonans yük dövrəsindəki çıxış cərəyanı qeyri-harmonik olub, birinci və yüksək harmonikaların cəmi kimi göstərilə bilər. Seçici sistem siqnalın əsas tezliyinə kökləndiyi üçün gücləndiricinin çıxış gərginliyi yalnız cərəyanın birinci harmonikası ilə yaradılıb harmonik olur, yəni siqnalın yüksək tezlikli daşıyıcı rəqslərinin güclən­dirici pillədə yaranan qeyri-xətti təhrifləri rezonans yükün hesabına yox edilir.

Gücləndirici pillənin qeyri-xəttiliyi qəbul edilən siqnalın modulyasiyasının qey­ri-xətti təhriflərinə, ikinci modulyasiyaya, çarpaz modulyasiyaya və s. səbəb ola bilər.
3.6.1. Qəbul edilən siqnalların modulyasiyasının qeyri-xətti təhrifləri

Gücləndirici cihazın qeyri-xəttiliyi nəticəsində pillənin giriş və çıxışındakı yüksək tezlikli rəqslərin amplitudları arasındakı xətti asılılıq pozulur və çıxış gərginliyinin qurşayanı təhrif olunur. Lampa və sahə tranzistoru üzərində yığılmış pillələrdəki qeyri-xətti təhriflərə baxaq. Yükün təsirini nəzərə almayaraq, qəbul edək ki, çıxış cərəyanı yalnız giriş gərginliyindən asılı olan qeyri-xətti funksiyadır, yəni , harada , - sürüşmə gərginliyi, - siqnal gərginliyi, ; - siqnal gərginliyinin amplitudasıdır.

olduğu üçün çıxış cərəyanını kiçik gərginliklərin dərəcələri üzrə sıraya ayıraq (Teylor sırası):

burada - işçi nöqtədəki cərəyan; - gücləndirici cihazın işçi nöqtədəki dikliyi; ; .

Sonuncu ifadədə vuruqlu hədləri ayıraraq cərəyanın, konturun köklənmiş olduğu, birinci harmonikasını alarıq:

Qalan harmonikalar üçün konturun müqaviməti kiçik olur və ona görə də onları nəzərə almamaq olar. Cərəyanın amplitudası

Bu tənlik cərəyanın birinci harmonikasının amplitudasının giriş gərginliyindən asılılığı olub, pillənin rəqsi xarakteristikasının analitik ifadəsidir (şək. 1).

Qeyri-xətti təhrif əmsalını hesablayaq. Fərz edək ki yüksəktezlikli siqnal tezliyi ilə modulyasiya edilib, yəni

. (5)

Sonuncu ifadəni (4) tənliyində nəzərə alıb, və tezlikli cərəyanları ayıraraq, olduğunu qəbul etsək, alarıq

Eyni zamanda qeyri-xətti təhriflər olmayacaq, belə ki, və .

Tranzistorlu pillələrdə qeyri-xətti təhriflər halında giriş və keçid xarakteristikalarının qeyri-xəttiliyi nəticəsində yaranır. Adətən giriş xarakteristikalarının qeyri-xəttiliyi keçid xarakteristikasının qeyri-xəttiliyindən çox böyük olur. Ona görə də hesabatda yalnız giriş xarakteristikasının qeyri-xəttiliyini nəzərə almaq kifayətdir. Qeyri-xətti təhriflərin analizi üçün baza cərəyanının baza-emitter keçidindəki gərginlikdən asılılığının eksponensial approksimayasından istifadə edirlər. Tranzistorlu pillənin qeyri-xətti təhrif əmsalı

harada - giriş siqnalının ümumiləşdirilmiş amplitudası; ; k – Bolsman sabiti; - elektronun yükü; - əmsaldır (germanium tranzistorları üçün ).

Bipolyar tranzistorlu pillədə qeyri-xətti təhrifləri azaltmaq üçün giriş siqnalı gərginliyinin amplitudasını azaltmaq məqsədəuyğundur.
3.6.2. İkinci modulyasiya

Qida mənbəyi gərginliyinin alçaq tezlikli döyünməsi gücləndirici pillə­nin girişinə təsir göstərdikdə aktiv cihazın dikliyi döyünmə tezliyi ilə dəyişəcək. Nəticədə pillənin güclənmə əmsalı döyünmə tezliyi ilə dəyişərək gücləndirilən siqnalı modulyasiya edəcək. Bu prosesə ikinci modulyasiya deyilir. Girişdə siqnal olmadıqda alçaq tezlikli döyünmə gərginliyi gücləndirilmir və uyğun olaraq detektorun girişinə düşmür. Nəticədə qəbuledicinin çıxışında fon (qida gərginliyinin döyünməsi) eşidilməyə­cək. Ona görə də elə gəlir ki, bu fon vericidə yaranır.

Adətən ən böyük modulyasiyanı idarəedici elektrod dövrəsindəki gərginliyin dəyiş­məsi yaradır. Ona görə də ikinci modulyasiya prosesinin analizi zamanı Teylor sırasından istifadə etmək olar.

(4) ifadəsindən görünür ki, kiçik siqnallar rejimində . Qida dövrəsində gərginliyin dəyişməsi gücləndirici cihazın işçi nöqtəsinin vəziyyətini dəyişdirir və müəyyən artım alır

Cərəyanının birinci harmonikasının amplitudası da uyğun artım alır

Beləliklə

İkinci modulyasiyadan qeyri-xətti təhrif əmsalı dedikdə qida gərginliyinin dəyişməsi nəticəsində çıxış cərəyanı amplitudasının aldığı artımın, qida gərginliyinin dəyişmədiyi hala uyğun, çıxış cərəyanının birinci harmonikasının amplitudasına nisbəti başa düşülür

Göründüyü kimi ikinci modulyasiyadan təhrifləri azaltmaq üçün qida dövrələrindəki süzgəcləməni yaxşılaşdırmaq və sabit dikliyə malik xarakteristikası olan cihaz tətbiq etmək lazımdır.

Güclənmənin avtomatik tənzimləmək üçün dəyişən dikliyə malik gücləndirici cihaz tətbiq etmək lazım olduğunu qəbul etsək, ikinci modulyasiyadan təhrifləri azaltmaq üçün yeganə tədbir qida dövrələrində süzgəcləməni yaxşılaşdırmaq olur.
3.6.3. İntermodulyasiya

İntermodulyasiya təhriflərinin yaranması aşağıdakı proseslərlə əlaqədardır.

Fərz edək ki gücləndirici cihazın girişinə üç stansiyanın siqnalı təsir edir. Bunlardan biri faydalı ikisi ilə kənar stansiyalardır.

Faydalı stansiyanın tezliyi , kənar stansiyalarınkı isə və -dir (Şək. 3.6.3.1)

Əgər bu tezliklər üçün və olarsa kombinasiya təşkiledicilərindən birinin tezliyi faydalı siqnalın tezliyinə bərabər olar: