Головна

Підсилювачі з електромеханічним фільтром

  1.  диференціальні підсилювачі
  2.  Підсилювачі на ПТ з одним джерелом живлення. Розрахунок елементів схем для забезпечення заданого режиму роботи підсилювачів на МДП-транзисторах і ПТ з керуючим р-n-переходом.
  3.  Підсилювачі на тунельних діодах
  4.  ПІДСИЛЮВАЧІ ПРОМІЖНОЇ частоти
  5.  Підсилювачі з ємнісний зв'язком
  6.  Підсилювачі з багатоланковим LC-фільтром

Електромеханічні фільтри (ЕМФ) працюють за принципом магнитострикции, згідно з яким механічні коливання в магнітному осерді виникають під дією частоти збудливого струму. Ефект магнитострикции полягає в здатності деяких матеріалів (нікель, пермаллой) змінювати свої розміри в магнітному полі.

До складу електромеханічного фільтра входить:

- Вхідний магнітострикційний електромеханічний перетворювач;

- Ланцюжок механічних резонаторів, з'єднаних між собою пружними зв'язками;

- Вихідний магнітострикційний електромеханічний перетворювач.

Структурна схема ЕФМ показана на малюнку 19.6.

П1 П2

UВХ UВИХІД

М1 М2

N S N S

L1 Р Р Р Р L2

НС З З З НС

N S N S

Ріс.19.6. Структурна схема ЕМФ

ЕМФ з механічними резонаторами перетворять електричні коливання в механічні та навпаки за допомогою магнітострикційних електромеханічних перетворювачів П1 і П2. Механічний перетворювач складається з нікелевого стержня (НС), охопленого котушкою з постійних магнітів, що створюють початкову намагніченість стрижнів.

Механічні резонатори конструктивно виконуються у вигляді ланцюжка металевих дисків, стрижнів, пластинок. Резонатори з'єднані один з одним стрижнями (зв'язками) з нікелю. Виходить механічна система. Ця механічна система аналогічна електричної фільтрує системі, в якій коливальні контури замінені механічними резонаторами, які за своїми властивостями еквівалентні LC-контуру з дуже високою добротністю, а пружні зв'язки діють як ємності зв'язку ССВ.

Добротність механічних резонаторів залежить від матеріалу:

- Сталь - 2000 ? 3000,

- Алюміній і його сплави - 5000 ? 10000,

- Магній - 100000.

Нижче розглянуто принцип роботи ЕМФ.

напруга fПЧ подається на обмотку котушки вхідного магнитострикционного перетворювача П1, робота якого заснована на магнітострикційному ефекті. Нікелевий стрижень, що знаходиться всередині вхідний котушки, під дією його магнітного поля в результаті магнитострикционного ефекту здійснює поздовжні механічні коливання з частотою зміни струму в котушці. Ці коливання збуджують механічні резонатори. Диски резонаторів не утворюють жорсткої конструкції, а є системою пов'язаних резонаторів, в якій поширюються механічні коливання. При цьому кожен диск резонує подібно коливального контуру, а зв'язки діють подібно ЗСВ в багатоланкових LC-фільтрах.

Останній резонатор збуджує механічні коливання нікелевого стрижня, що знаходиться всередині вихідний котушки вихідного магнитострикционного перетворювача П2. При механічних коливаннях стержня змінюється його магнітна проникність. В результаті зворотного магнитострикционного ефекту в вихідний котушці буде індукувати ЕРС і на виходах котушки L2 виникає вихідна напруга UВИХІД проміжної частоти.

Зміна довжини сердечника МС1 залежить тільки від напруженості магнітного поля, але не залежить від його напряму. Тому при подачі на котушку L1 змінної напруги UВХ довжина сердечника МС1 буде змінюватися як при позитивних, так і при негативних напівперіодах коливального напруги, тобто двічі за період. Це призведе до подвоєння номіналу частоти вхідного сигналу. Щоб уникнути такого подвоєння частоти, застосовують постійні магніти М1 і М2, що створюють додаткове подмагничивающим поле. Під час одного напівперіоду магнітне поле, створюване цим струмом, складається з подмагничивающим полем, і напруженість результуючого поля зростає. Під час другого напівперіоду магнітні поля взаємно віднімаються і результуюче поле зменшується. В результаті цього частота коливань сердечників МС1 і МС2 і, отже, частота вхідної напруги будуть відповідати частоті вхідного сигналу.

Характеристика вибірковості ЕМФ (ріс.19.7) залежить від числа і розмірів резонаторів, а також від зв'язку між резонаторами, і може бути отримана за формою, близькою до ідеальної. Необхідно відзначити, що резонансна частота ЕМФ залежить від розмірів резонаторів. Збільшення числа резонаторів понад 8?9 вже мало позначається на крутизні схилів характеристики, а значить, і на вибірковості фільтра.

 ?, дБ

f

?fП

Ріс.19.7. Характеристика вибірковості ЕМФ

Смуга пропускання ЕМФ може бути в межах від десятків герц до десятків кілогерц, резонансні частоти - до одиниць мегагерц. Вибірковість ЕМФ може становити більше 80 дБ.

Одна з можливих схем підсилювача проміжної частоти з ЕМФ показана на малюнку 19.8.

Принцип дії цієї схеми ясний з принципу роботи ЕМФ. конденсатори З1 і С2 спільно з котушками магнітострикційних перетворювачів утворюють коливальні контури на вході і виході фільтра. Ці коливальні контури за допомогою конденсаторів З1 і С2 налаштовуються в резонанс на середню частоту fПЧ смуги пропускання фільтра. За рахунок резонансних властивостей контурів схема забезпечує найбільший коефіцієнт посилення.

ЕМФ

RЭ СЭ RФ CФ

Ріс.19.8. Підсилювач проміжної частоти з ЕМФ

За умови погодження характеристичного опору фільтра з опором навантаження коефіцієнт посилення каскаду можна розрахувати за формулою

К0 = ? р1 р2 Y21 R 1-Amax · An,

де р1, р2 - Коефіцієнти включення КФ до виходу підсилювального елемента і входу наступного каскаду;

Y21 - Крутизна характеристики підсилювального елемента;

R - опір навантаження, рівне характеристическому опору фільтра (зазвичай 50?150 кОм);

Аmax - Загасання фільтра в смузі пропускання;

Аn - коефіцієнт перетворення електричної енергії в механічну (Аn <1).

Переваги ЕМФ:

1. Малі геометричні розміри (менше LC-фільтрів).

2. Висока вибірковість.

3. Порівняно висока стабільність параметрів до зміни температури і механічних впливів.

4. Висока стійкість до ударних і вібраційних навантажень.

Недоліки ЕФМ:

1. Висока складність виробництва, що призводить до високої вартості.

2. Обмеженість робочого діапазону. На частотах понад едініцМГц складно забезпечити стійкість роботи.

3. Щодо велике загасання в смузі пропускання.

4. Нерівномірність коефіцієнта передачі в смузі пропускання (ріс.19.7).

Слід зазначити, що з появою нових матеріалів, з удосконаленням технології та конструкції ці недоліки поступово усуваються.

Висновки по 2-му питанню:

1. Електромеханічні фільтри мають характеристики, близькі до ідеальних: вибірковість по сусідньому каналу досягає значення 80 і більше децибел.

2. З огляду на свою складність і високу вартість електромеханічні фільтри використовуються, як правило, в професійній техніці зв'язку.

ВИСНОВОК

Цією лекцією закінчилося вивчення підсилювачів проміжної частоти (ППЧ) - підсилювачів, навантаженням яких є смуговий фільтр. Особливість такого підсилювача в тому, що смуговий фільтр налаштований на одну частоту, є досить складним пристроєм і тому має високу вибірковість по сусідньому каналу. ППЧ є складовою частиною супергетеродинного радіоприймача і знання принципу роботи його окремих елементів дозволить краще уявити функціонування радіоприймачів ВМФ при вивченні дисципліни «Пристрої прийому і обробки радіосигналів в системах рухомого радіозв'язку».




 ЗАСОБІВ ЗВ'ЯЗКУ |  ПИТАННЯ №1 |  ВЦ УРЧ СМ ПФ ППЧ Д УЗЧ ОСС |  ПИТАННЯ №3 |  ПИТАННЯ №1 |  ПИТАННЯ №2 |  Каскодних схема УРЧ |  ПІДСИЛЮВАЧІ ПРОМІЖНОЇ частоти |  ПИТАННЯ №1 |  Широкосмугові імпульсні підсилювачі |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати