УСИЛИТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

Полезная модель относится к области электроники и может быть использована в линейных усилителях мощности, применяемых в радиоприемной аппаратуре.
Известен усилитель, воспроизводящий сигнал практически в неизменном виде, т.е. без изменения формы и фазы (Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники»: T.1. Пер. с анг., М: Мир, 1983, с.99, рис.2.15), содержащий транзистор, два разделительных конденсатора, первый, второй резисторы, резистор в цепи эмиттера. Первый разделительный конденсатор подключен первым выводом к первой клемме для подключения входного сигнала. Первый и второй последовательно соединенные резисторы образуют делитель напряжения. Общая точка соединения резисторов подключена к базе транзистора и ко второму выводу первого разделительного конденсатора. Второй вывод первого резистора подключен ко второй шине питания. Второй вывод второго резистора подключен к первой шине питания. Третий резистор подключен к эмиттеру транзистора первым выводом, а вторым выводом - к первой шине питания. Второй разделительный конденсатор подключен первым выводом к эмиттеру транзистора. Коллектор транзистора подключен ко второй шине питания.
Известный усилитель имеет высокое входное сопротивление и, соответственно, мощность, потребляемая от источника сигнала, во много раз меньше, чем мощность, выделяемая в нагрузке, включаемой на выходе.
Недостатком известного усилителя является то, что коэффициент усиления по напряжению равен только единице.
Технический результат предлагаемого технического решения направлен на расширение функциональных возможностей, а именно, на
формирование заданного коэффициента усиления по напряжению, фильтрацию выходного сигнала и согласование выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки.
Технический результат достигается тем, что усилитель промежуточной частоты содержит разделительный конденсатор, первый вывод которого соединен с разъемом сигнала промежуточной частоты, а второй вывод - с первыми выводами первого и второго резисторов, второй вывод второго резистора соединен с первой шиной питания, первый транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод третьего резистора соединен с первой шиной питания, пятый резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом разделительного конденсатора, второй вывод пятого резистора соединен с базой первого транзистора, четвертый резистор, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод соединен с первым выводом фильтра промежуточной частоты, со вторым выводом первого резистора, с первым выводом второго конденсатора с первым выводом фильтра питания, при этом второй вывод второго конденсатора соединен с первой шиной питания, а первый вывод шестого резистора соединен с эмиттером первого транзистора, второй вывод шестого резистора соединен с базой второго транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом девятого резистора, второй вывод девятого резистора соединен с первыми выводами десятого резистора и пятого конденсатора, вторые выводы десятого резистора и пятого конденсатора соединены с первой шиной питания, коллектор второго транзистора соединен со вторым выводом фильтра промежуточной частоты, третий вывод фильтра промежуточной частоты соединен с выходным разъемом, второй вывод фильтра питания соединен со второй шиной питания, третий вывод фильтра питания соединен с первой шиной питания.
Отличительными признаками от прототипа является то, что усилитель промежуточной частоты содержит пятый резистор, первый вывод которого
соединен со вторым выводом разделительного конденсатора, второй вывод пятого резистора соединен с базой первого транзистора, четвертый резистор, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод соединен с первым выводом фильтра промежуточной частоты, со вторым выводом первого резистора, с первым выводом второго конденсатора с первым выводом фильтра питания, при этом второй вывод второго конденсатора соединен с первой шиной питания, а первый вывод шестого резистора соединен с эмиттером первого транзистора, второй вывод шестого резистора соединен с базой второго транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом девятого резистора, второй вывод девятого резистора соединен с первыми выводами десятого резистора и пятого конденсатора, вторые выводы десятого резистора и пятого конденсатора соединены с первой шиной питания, коллектор второго транзистора соединен со вторым выводом фильтра промежуточной частоты, третий вывод фильтра промежуточной частоты соединен с выходным разъемом, второй вывод фильтра питания соединен со второй шиной питания, третий вывод фильтра питания соединен с первой шиной питания.
На чертеже представлена принципиальная схема усилителя промежуточной частоты.
Усилитель промежуточной частоты содержит разделительный конденсатор С1, первый R1, второй R2, третий R3, четвертый R4, пятый R5, шестой R6, девятый R9, десятый R10 резисторы, второй С2 и пятый С5 конденсаторы, первый VT1 и второй VT2 транзисторы, фильтр промежуточной частоты 12, фильтр питания 13, разъем сигнала промежуточной частоты 15, разъем выходного сигнала 16, первую 14 и вторую 17 шины питания.
Первый вывод разделительного конденсатора С1 соединен с разъемом сигнала промежуточной частоты 15, а второй его вывод - с первыми выводами первого R1 и второго R2 резисторов. Второй вывод второго резистора R2 соединен с первой шиной питания 14. Эмиттер первого
транзистора VT1 соединен с первым выводом третьего резистора R3. Второй вывод третьего резистора R3 соединен с первой шиной питания 14. Первый вывод пятого резистора R5 соединен со вторым выводом разделительного конденсатора С1, а второй вывод пятого резистора R5 соединен с базой первого транзистора VT1. Первый вывод четвертого резистора R4 соединен с коллектором первого транзистора VT1, а его второй вывод соединен с первым выводом фильтра промежуточной частоты 12, со вторым выводом первого резистора R1, с первым выводом второго конденсатора С2, с первым выводом фильтра питания 13. Второй вывод второго конденсатора С2 соединен с первой шиной питания 14.
Первый вывод шестого резистора R6 соединен с эмиттером первого транзистора VT1, а второй его вывод соединен с базой второго транзистора VT2. Эмиттер второго транзистора VT2 соединен с первым выводом девятого резистора R9, второй вывод девятого резистора R9 соединен с первыми выводами десятого резистора R10 и пятого конденсатора С5. Вторые выводы десятого резистора R10 и пятого конденсатора С5 соединены с первой шиной питания 14. Коллектор второго транзистора VT2 соединен со вторым выводом фильтра промежуточной частоты 12. Третий вывод фильтра промежуточной частоты 12 соединен с разъемом выходного сигнала 16. Второй вывод фильтра питания 13 соединен со второй шиной питания 17. Третий вывод фильтра питания 13 соединен с первой шиной питания 14.
Первый R1 и второй R2 резисторы образуют делитель напряжения, предназначенный для создания смещения напряжения.
Фильтр промежуточной частоты 12 содержит катушку индуктивности L1, одиннадцатый резистор R11, шестой С6 и седьмой С7 конденсаторы и предназначен для фильтрации выходного сигнала.
Фильтр питания 13 состоит из седьмого R7 и восьмого R8 резисторов, третьего С3 и четвертого С4 конденсаторов. Фильтр питания 13 предназначен для сглаживания пульсаций питающего напряжения, которое задает режимы работы первого VT1 и второго VT2 транзисторов.
Кроме того, катушка индуктивности L1, разделительный С1 и второй С2 конденсаторы образуют параллельный колебательный контур, который включен в цепь коллектора второго транзистора VT2.
Четвертый R4, пятый R5 и шестой R6 резисторы предназначены для исключения самовозбуждения в первом VT1 и втором VT2 транзисторах.
Девятый резистор R9 предназначен для улучшения характеристик каскада с общим эмиттером, выполненным на втором транзисторе VT2, и задает в усилителе промежуточной частоты необходимый коэффициент усиления.
Включение в эмиттерную цепь второго транзистора VT2, десятого резистора R10 и пятого конденсатора С5 устраняет возрастание коллекторного тока от увеличения температуры.
Одиннадцатый резистор R11 предназначен для увеличения полосы пропускания и уменьшения добротности колебательного контура.
Конденсатор С2 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения.
Работает усилитель промежуточной частоты следующим образом.
На разъем 15 подается сигнал, который через разделительный конденсатор С1 и пятый резистор R5 поступает на вход первого каскада - базу первого VT1 транзистора. Первый транзистор VT1 включен по схеме эмиттерного повторителя, а значит напряжение на его эмиттере повторяет напряжение на его базе. Напряжение на базе первого VT1 транзистора есть сумма входного напряжения и напряжения смещения. Напряжение смещения создается делителем напряжения, выполненным на первом R1 и втором R2 резисторах. Далее сигнал с эмиттера первого VT1 транзистора через шестой R6 резистор поступает на базу второго VT2 транзистора.
С помощью третьего резистора R3 устанавливается напряжение смещения второго VT2 транзистора. Напряжение на эмиттере повторяет изменение напряжения на базе и вызывает изменение эмиттерного тока и приблизительно такое же изменение коллекторного тока, т.е. напряжение на базе вызывает изменение коллекторного напряжения
к
б
к
э
U=-U(R/R), где:
б
U - напряжение сигнала на базе второго транзистора VT2;
к
R - сопротивление в цепи коллектора;
э
R - сопротивление в цепи эмиттера.
Коэффициент усиления каскада получается равным
у
фпч
9
К=-R/(R+R), где:
фпч
К - сопротивление фильтра промежуточной частоты;
R - сопротивление параллельно соединенных десятого резистора R10 и пятого конденсатора С5.
Изменением сопротивления R9 можно добиться заданного коэффициента усиления до того момента, пока второй транзистор VT2 не начнет работать как нелинейный элемент, т.е. выходной сигнал не воспроизводит по точности входной.
Для подавления сигналов, лежащих за пределами рабочего диапазона усилителя, используется параллельный колебательный контур, настраиваемый на резонансную частоту катушкой индуктивности L1.
Кроме того, применение параллельного контура позволяет получить очень большой коэффициент усиления по напряжению, т.к. на резонансной частоте контур обладает большим сопротивлением, а его импеданс по постоянному току мал.
Для согласования выходного сопротивления каскада, выполненного на втором VT2 транзисторе, с сопротивлением нагрузки применен контур с частичным включением нагрузки, благодаря чему на резонансной частоте обеспечивается равенство сопротивлений
Включение в эмиттерную цепь второго VT2 транзистора дополнительно зашунтированного пятым конденсатором С5, десятого резистора R10 позволяет устранить влияние температуры на коллекторный ток. При этом не изменяется коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот, поскольку сопротивление шунтирующего пятого конденсатора С5 в цепи эмиттера на самой низкой частоте сигнала небольшое.
Фильтр питания, состоящий из двух резисторно-емкосных фильтров, предназначен для сглаживания пульсаций питающего напряжения, которое задает режимы работы первого VT1 и второго VT2 транзисторов.
1
2
Использование двух фильтров позволяет получить общий коэффициент сглаживания равный Q=QQ, где:
1
Q - коэффициент сглаживания первого фильтра;
2
Q - коэффициент сглаживания второго фильтра.
Предлагаемый усилитель промежуточной частоты позволяет обеспечить заданный коэффициент усиления, фильтрацию сигнала и согласование выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки.