2.15. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Избирательным усилителем называется схема, имеющая максимальный коэффициент передачи в узкой полосе частот вблизи . За пределами этой узкой полосы пропускания коэффициент усиления резко спадает к нулю. Выделение одной гармоники из сигнала сложного гармонического состава бывает необходимым при исследовании физических процессов, при управлении многими объектами. Широко применяются избирательные усилители в связи, например в радиосвязи: с помощью настройки избирательного усилителя на несущую частоту передатчика осуществляется частотная селекция полезного сигнала. Избирательные усилители позволяют выбирать нужные сигналы при передаче нескольких сообщений по одному каналу связи.

Широкое распространение получили избирательные усилители, построенные на основе ОУ. Как показано в §2.10, 2.11, коэффициент усиления ОУ с ООС определяется только параметрами цепи ОС.

Рис. 2,28. Избирательный усилитель (а) и временные диаграммы сигналов на входе и выходе (б)

Рис. 2,29. Частотные характеристики моста Вина (а) и избирательного усилителя (б)

Если в цепи ОС использовать RC-цепь, коэффициент передачи и фазовый сдвиг которой зависят от частоты, можно обеспечить требуемую зависимость коэффициента передачи избирательного усилителя от частоты.

В качестве частотозависимых цепей применяют различные RС-цепочки, например схему моста Вина. На рис. 2.28, а показана схема избирательного усилителя с мостом Вина (схема моста выделена пунктиром). При подаче на вход усилителя несинусоидального напряжения частоты на выходе получаем синусоидальный сигнал (рис. ).

Рассмотрим частотные характеристики моста Вина . 2.29,а). Мост состоит из последовательного () и параллельного звеньев (см. рис. 2.28, а). При прохождении через мост сигнал низкой частоты теряется на конденсаторе С, а сигнал высокой частоты гасится на . делителе напряжения, состоящем из последовательного и параллельного звеньев, так как с ростом частоты сопротивление конденсатора падает. Поэтому наибольший коэффициент передачи мост имеет на некоторой частоте Фазовый сдвиг, вносимый мостом, на частоте равен нулю. При оптимальных соотношениях частота , при коэффициент передачи моста

Вернемся к рассмотрению избирательного усилителя в целом. На частотах, отличных от , коэффициент передачи моста Вина мал и можно считать, что сигнал на прямом входе ОУ . Схема идентична инвертирующему ОУ (рис. 2.20, а) и имеет коэффициент усиления, определяемый по (2.27), .

На частоте коэффициент передачи моста Вина максимален. Через мост Вина на вход ОУ подается сигнал ПОС, который резко увеличивает коэффициент усиления схемы по сравнению со значением К. Частотная характеристика избирательного усилителя приведена на рис. 2.29, б. Чем выше коэффициент усиления , тем уже усиливаемая область частот (полоса пропускания), выше отношение .

Однако при значении выполняется условие самовозбуждения (см. § 2.14) и коэффициент усиления схемы на частоте становится равным бесконечности. Это означает, что на выходе схемы будут существовать синусоидальные колебания частоты и при нулевом входном сигнале. В таком виде схема рис. 2.28, а становится генератором синусоидального напряжения, цепь источника входного напряжения может быть исключена (источник закорочен).

Рассмотренная схема не является единственным примером схем избирательных усилителей и генераторов синусоидальных сигналов. Существуют многочисленные варианты этих устройств, построенные на базе других частото» зависимых RC-цепей.