Ім'я файлу: Підсилювачі електричних сигналів.odt
Розширення: odt
Розмір: 238кб.
Дата: 05.11.2022
скачати
Розширення: odt
Розмір: 238кб.
Дата: 05.11.2022
скачати
Студент: Смаль Богдан
Тема: Підсилювачі електричних сигналів. Підсилювачі низької
частоти: каскади попереднього підсилення. Підсилювачі потужності, схемні
рішення. Підсилювачі постійного струму (ППС) прямого підсилення.
1. Електронним підсилювачем називається пристрій, призначений для
посилення потужності електричного сигналу без спотворення його форми і
частоти (для лінійного підсилювача).
Такі підсилювачі застосовуються для перетворення синусоїдального або
іншої форми сигналу в імпульсний сигнал, для посилення імпульсів. Вхідні
сигнали управляють передачею енергії від джерела живлення у
навантаження.
2. Принцип підсилення полягає у перетворенні енергії джерела постійної напруги Е в енергію змінного вихідного сигналу шляхом зміни провідності ПЕ за законом, зумовленим формою вхідного сигналу.
3. Основою класифікацією підсилювачів є діапазон частот підсилюваних сигналів. За частотою підсилювачі поділяють на:
1.Підсилювачі низької частоти (ПНЧ) – діапазон підсилювальних частот від 10 Гц до 100 кГц.
2.Підсилювачі високої частоти (ПВЧ) – діапазон підсилювальних частот від 100 кГц до 100 мГц.
3.Підсилювачі постійного струму (ППС). Вони можуть підсилювати постійний струм. Діапазон підсилювальних частот від 0 Гц до одиниць мегагерц.
4.Вибірні (селективні) або резонансні підсилювачі. Вони підсилюють сигнали в дуже вузькій смузі частот.
5.Широкосмугові підсилювачі. Діапазон частот від декількох кілогерців до декількох мегагерців. Ці підсилювачі призначені для підсилення сигналів в пристроях імпульсного зв’язку, радіолокації і телебачення. Часто широкосмугові підсилювачі називають відео-підсилювачами.
Найпростіший вузол, що забезпечує підсилення електричного сигналу, назива-
ють підсилювальним каскадом.
Основними параметрами підсилювачів є такі: амплітудно-частотна характеристика (клас Hi-fi вимагає АЧХ з відхиленням не більше -1,5 дБ в діапазоні 40-16000 Гц); відношення сигнал/шум (до 105 раз); рівень нелінійних спотворень (не більше 1 % для апаратури класу Hi-Fi);
4. Підси́лювальний каска́д зі спі́льною ба́зою (СБ) — одна з трьох типових схем побудови електронних підсилювачів на основі біполярного транзистора. Характеризується відсутністю підсилення по струму (коефіцієнт передачі близький до одиниці, але менше одиниці), високим коефіцієнтом підсилення по напрузі і помірним (в порівнянні зі схемою зі спільним емітером) коефіцієнтом підсилення по потужності. Вхідний сигнал подається на емітер, а вихідний знімається з колектора. При цьому вхідний опір дуже малий, а вихідний — великий. Фази вхідного і вихідного сигналу збігаються.
Тому схема зі спільною базою найчастіше використовується для побудови високочастотних підсилювачів, особливо поблизу верхньої границі робочого діапазону частот транзистора.
5. Розглянемо особливості режимів роботи підсилюючого каскаду при дії на вході змінного сигналу синусоїдальної форми.
В режимі підсилення А початкове положення робочої точки вибирають приблизно посередині відрізка динамічної характеристики, де зміні базового (вхідного) струму відповідає пропорційна зміна колекторного (вихідного) струму, а її переміщення, пов'язане з дією подвійної амплітуди вхідного сигналу 2UВm(2IВm), обмежується цим відрізком. цей відрізок відмічений лінією СD на вихідній динамічній характеристиці і С'D' – на вхідній. Слід зазначити, що, залежно від нахилу динамічної характеристики, переміщення робочої точки в режимі підсилення А може проходити навіть в межах відрізка BF динамічної характеристики, що показує на некритичність амплітуди підсилюваного сигналу в цьому режимі. Так чи інакше напруга зміщення в колі бази |U0B| більша за |UBm| вхідного сигналу, а струм спокою в колекторному колі I0Cперевищує амплітуду змінної складової колекторного струму ICm. Тому вихідний колекторний струм протікає за час всього періоду підсилюваного сигналу, що є характерною особливістю режиму підсилення А.
Оскільки робоча точка не виходить за межі лінійного відрізка вхідної динамічної характеристики, то лінійні спотворення, які вносяться підсилювачем, невеликі і тим менші, чим менша амплітуда вхідного сигналу. Але при цьому низький ККД підсилювача, оскільки корисна потужність Рвих, яка віддасться в навантаження, задається змінною складовою колекторного струму з амплітудою ICm. При цьому ICmменший за постійну складову струму I0C – яка обумовлює потужність Рcп , що споживається від джерела живлення. ККД підсилювачів в режимі А, які, як правило, використовуються як попередні підсилювачі або як малопотужні кінцеві каскади, не перевищує 20 %.
В режимі підсилення В початкове положення робочої точки на динамічній характеристиці вибирають при струмі колектора близькому до І0С. Тому при наявності змінного вхідного сигналу змінна складова колекторного струму з амплітудою ІС mпротікає лише за половину періоду сигналу, а в другій половині періоду транзистор закритий, тобто працює з відсічкою струму. При цьому кут відсічки струму θ приблизно дорівнює π/2 електричних градусів.
Важливою особливістю режиму В є високий ККД підсилювача (60...70%), оскільки постійна складова колекторного струму від. джерела живлення при відсутності підсилюваного сигналу приблизно дорівнює нулю. Тому такий режим найкраще використовувати в каскадах підсилення великої потужності, коли вони працюють при великих рівнях підсилюваних сигналів, незважаючи на високий рівень нелінійних спотворень у підсилювачі. Внаслідок високої економічності підсилювачі в режимі в застосовують в переносних пристроях навіть при вихідній потужності в сотні міліват.
У деяких випадках використовують проміжний режим підсилення АВ, який характеризується кутом відсічки в 120 ...130 ел. град., і меншими нелінійними спотвореннями, але виявляється економічнішим, ніж режим підсилення А.
Початкове зміщення і положення робочої точки в транзисторі, щопрацює в режимі підсилення С, відповідає режиму відсічки, а кут відсічки θ < π/2. Цей режим найекономічніший (ККД 85 %), оскільки при відсутності підсилюваного сигналу транзистор практично не споживає енергії. Режим С використовують у підсилювачах– формувачах, які працюють при перевищенні вхідним сигналом деякого порогового значення, а також в автогенераторах.
зазвичай вони забезпечуються відкритим чи закритим станом
транзистора, що працює в ключовому режимі.
6. Схема підсилювального каскаду (Додаток 1), тип транзистора,
напруга колектор-емітер UCE та струм колектора IС у робочій точці при температурі на-
вколишнього середовища t0=200C, ЕРС джерела живлення Е, опір навантаження Rн і
опір джерела сигналу Rг, мінімальна tamin та максимальна tamax температура навколиш-
нього середовища.
Режим спокою (режим роботи за постійним струмом) характеризує клас роботи підсилюючого
каскаду. Ним визначаються призначення, к.к.д., ступінь нелінійних спотворень (порушення про-
порційності вхідного і вихідного сигналів) та інші параметри каскаду.
Найбільше застосовують три класи, які називають – А, В і С.
Під час роботи підсилювача у режимі класу А точку спокою Р, якій відповідають струми I0К, U0К,
I0К вибирають посередині вихідної динамічної характеристики за постійним струмом, як показано на (транзистор увімкнений за схемою з СЕ).
а1б1 – ділянка активного режиму роботи транзистора, де нелінійні спотворення мінімальні; к.к.д. у
режимі класу А становить η=0,25÷0,3, бо в режимі спокою споживається значна потужність. Тому
клас А застосовують переважно у каскадах попереднього підсилення.
Якщо підсилювач працює у режимі класу В, точка спокою вибирається на межі між активним
режимом та режимом відтинання: її положення приблизно відповідає точці а1. У цьому
режимі нелінійні спотворення великі, а к.к.д.: η=0,6÷0,7.
Під час роботи підсилювача в режимі класу С точка спокою Р лежить на ділянці відтинання а1а.
Кут відтинання θ ≈ π/2, η ≈0,85.
Класи В і С застосовують при побудові підсилювачів потужності, причому підсилення позитивної
та негативної півхвиль сигналу забезпечується у даному випадку окремими найпростішими
каскадами, що разом являють собою єдиний каскад підсилення змінного струму.
Клас АВ є проміжним між класами А і В: має менші викривлення сигналу, ніж клас В, у якому
вони зумовлені нелінійністю початкової ділянки вхідної характеристики транзистора, але
економічніший, ніж клас А.
7. У залежності від цього розрізняють
транзистори типів p-n-p та n-p-n.
Структури та умовне позначення біполярного транзистора показані на
рис.6.1. Середню область транзистора називають базою (Б), одну крайню
область, що призначена для інжекції носіїв у базу, називають емітером (Е),
іншу, що призначена для екстракції носіїв з бази, – колектором (К). Області
емітера та колектора відрізняються тим, що колектор виготовляється з
високоомного НП, а емітер – з низькоомного. Стрілка на емітері вказує, в якому
напрямку рухається струм.
Один з p-n переходів транзистора між Е та Б називають емітерним
переходом (ЕП), другий – між К та Б – колекторним (КП).
Струм спокою забезпечується резистором RБ по ланцюзі Eк– RБ - база - емітер VT - загальна шина.
Полярність джерела живлення Eк відповідає підсилювальному каскаду із
транзистором типу n - p - n. Для підсилювального каскаду із транзистором
типу p - n - p полярність джерела Eк повинна бути протилежною.
Для колекторного ланцюга підсилювального каскаду можна записати:
Eк = Uк + IкRк
тобто сума падіння напруги на резисторі Rк й колекторної напруги UК
транзистора завжди дорівнює постійній величині Eк.
8. Побудова часових діаграм роботи схеми
В результаті виконання курсового проекту був розроблений передавальний напівкомплект кодоімпульсної системи телевимірювань. Розроблений напівкомплект повністю відповідає всім вимогам технічного завдання на курсовий проект. Система розроблена з використанням КМДН технології, використовує завадостійке кодування з використанням коду Бауера. Розроблений напівкомплект можна застосовувати в системах телемеханіки де необхідні низьке енергоспоживання, висока завадостійкість, висока надійність, широкий діапазон робочих температур.
Були розроблені структурна, функціональна та принципово-електрична схеми передавального напівкомплекту кодоімпульсної системи телевимірювань, а також були побудовані часові діаграми роботи.
Таблиця 1
| Позначення | Найменування | |
| АЦП | Аналого-цифровий перетворювач | |
| ГТІ | Генератор тактових імпульсів | |
| Д | Датчики | |
| ЛЗ | Лінія звязку | |
| ЛБ | Лінійний блок | |
| ПУ | Пристрій Управління | |
| СВІ | Система відображення інформації | |
Елементарні підсилювальні каскади
Елементарні підсилювальні каскади – підсилювачі, побудовані на одному біполярному чи уніполярному (польовому) транзисторі. Усі елементарні каскади підсилюють потужність, причому це може здійснюватися як за рахунок одночасного підсилення струму і напруги, так і за рахунок підсилення лише напруги або лише струму. Залежно від того, яку величину підсилює підсилювач, елементарні каскади розділяють на три групи:
1) підсилювальні каскади – підсилюють одночасно струм та напругу;
Три можливі способи вмикання транзисторів у схему підсилювального каскаду.
2) повторювачі напруги – підсилюють струм і передають напругу на вихід без підсилення;
3) повторювачі струму – підсилюють напругу і передають на вихід струм без підсилення.
Елементарні підсилювальні каскади працюють у режимі слабких сигналів, які не виходять за межі лінійних ділянок вольтамперних характеристик транзисторів.
Залежно від способу вмикання транзисторів у схему підсилювального каскаду розрізняють такі елементарні каскади:
а) у разі використання біполярних транзисторів:
– каскади зі спільним емітером (СЕ), зі спільним колектором (СК) та зі спільною базою (СБ);
б) у разі використання уніполярних транзисторів: каскади із спільним витоком (СВ), із спільним стоком (СС) та із спільним затвором (СЗ).
На рис.5.8 зображено малосигнальні еквівалентні схеми елементарних каскадів при різних способах вмикання біполярного (типу n-p-n) та уніполярного n-канального транзистора у схему підсилювача.
Рис.5.8. Малосигнальні еквівалентні схеми елементарних підсилювальних
каскадів: а – СЕ; б – СВ; в – СК; г – СС; д – СБ; е – СЗ
9. Для виконання цієї операції будують одно- або багатокаскадні підсилювачі, що складаються з підсилювальних елементів, навантаження у вигляді електричного фільтра і допоміжних елементів, які забезпечують установлення та стабілізацію положення РТ для забезпечення заданого режиму роботи підсилювального елемента.
Щоб стабілізувати роботу й одержати бажані характеристики та параметри, підсилювачі охоплюють різними видами ЗЗ для передачі частини підсиленого сигналу з виходу на вхід. Ці зв’язки можуть бути не тільки внутрікаскадними, а й міжкаскадними. На рис. 5.1, а показано узагальнену структурну схему підсилювального каскаду.
Підсилювальними елементами в електронних підсилювачах можуть бути транзистори, інтегральні мікросхеми, електронні лампи. Залежно від вибору положення РТ й амплітуди діючого на вході сигналу підсилювальні елементи можуть використовуватись у лінійному або нелінійному режимі. Відповідно одержують лінійні та нелінійні підсилювачі.
Як відомо, підвищити потужність сигналу можна збільшенням напруги або струму. Відповідно каскади називають підсилювачами напруги або підсилювачами струму. Якщо ж збільшення потужності сигналу досягається одночасним збільшенням напруги і струму, то такий каскад називають підсилювачем потужності. Підсилювачі потужності працюють, як правило, в нелінійному режимі. На основі нелінійних підсилювачів будують також генератори та перетворювачі спектрів електричних сигналів.
Рис. 5.1. Узагальнена структурна схема підсилювального каскаду (а) і класифікації
підсилювачів та їх застосування (б)
Класифікацію підсилювачів і їх застосування ілюструє рис. 5.1,б. Залежно від спектра частот підсилюваних сигналів розробляють: підсилювачі постійного струму (ППС) з нижньою граничною частотою, що прямує до нуля; підсилювачі звукових частот (ПЗЧ) зі смугою частот підсилюваних сигналів 20.. .20 000 Гц; відеопідсилювачі (ВП) зі смугою частот 20 Гц .–. 10 МГц; підсилювачі радіочастот (ПРЧ) з частотами сигналів вище 100 кГц. Частотний діапазон підсилювача залежить в основному від виду навантаження і типу ЗЗ, а на досить високих частотах — також від частотних властивостей підсилювального елемента. Окрему групу підсилювачів становлять операційні підсилювачі (ОП) та підсилювачі зі спеціальними видами АХ.
Ці перетворення можна описати за допомогою певних аналогових функцій, тобто подати їх у вигляді відповідних математичних операцій, що здійснюються над аналоговими сигналами. Основними аналоговими функціями є такі: підсилення, порівняння, перемноження, обмеження, частотна фільтрація. Ці функції у сукупності утворюють набір операцій, які дають змогу реалізувати складніші функції, такі, як генерування сигналів, модуляція, детектування, перетворення частоти тощо.
Основні аналогові функції дають змогу реалізувати різноманітні перетворення аналогових сигналів в електронних колах.
З метою вивчення математичного змісту перелічених основних аналогових функцій приймемо, що вони можуть бути реалізовані за допомогою відповідних функціональних вузлів, взаємозв’язок між вхідними та вихідними сигналами яких описує конкретна аналогова функція.
Лінійне підсилення змінює миттєві значення сигналу, не змінюючи його форми.
Підсилення – це збільшення миттєвих значень сигналу в К разів без спотворень форми в необмеженій смузі частот. Функцію підсилення реалізує ідеалізований підсилювач. Залежність вихідного сигналу підсилювача sвих(t) від вхідного sвх(t) описує формула:
sвих(t)=К sвх(t). (5.1)
Порівняння – це оцінка співвідношень двох сигналів s1вх(t) та s2вх(t). Функцію порівняння реалізує компаратор, вихідний сигнал sвих(t) якого стрибком змінюється у момент рівності між собою вхідних сигналів s1вх(t) та s2вх(t). Математично цю функцію можна описати так:
(5.2)де S1 та S2 – фіксовані сталі значення вихідного сигналу компаратора, причому S1¹S2
Функція перемноження дає змогу отримати вихідний сигнал sвих(t) як результат перемноження двох вхідних сигналів s1вх(t) та s2вх(t);
(5.3)де А – масштабний коефіцієнт, який не залежить від вхідних сигналів. Реалізує функцію перемноження перемножувач.
Обмеження – це перетворення вхідного сигналу sвх(t) на вихідний сигнал sвих(t) згідно із співвідношенням:
(5.4)де К – масштабний коефіцієнт; Sн , Sв – відповідно нижній та верхній пороги обмеження вхідного сигналу; Smin та Smax – відповідно мінімальне та максимальне фіксоване значення вихідного сигналу обмежувача.
Функцію обмеження реалізує обмежувач. Співвідношення (5.4) описує функцію двостороннього обмеження (знизу і зверху). Частинними випадками двостороннього обмеження є обмеження знизу (для якого Sв=¥) та обмеження зверху (для якого Sн=-¥).
Частотна фільтрація – це функція виділення з повного спектра вхідного сигналу гармонічних складових у заданому діапазоні частот від wн до wв. Реалізує функцію частотної фільтрації частотний фільтр – чотириполюсник, який може пропускати гармонічні коливання з деяким коефіцієнтом передавання К у заданому частотному діапазоні, а за межами цього діапазону коефіцієнт передавання дорівнює нулеві.
Відповідно до цього розрізняють смугу пропускання фільтра (діапазон частот, де К¹0) та смугу запирання (діапазон частот, де К=0).
Описані основні аналогові функції є ідеалізованими, оскільки реальні функціональні вузли можуть реалізувати їх з певними наближеннями, які зумовлені властивостями реальних компонентів електронних кіл.
Далі розглянемо детальніше особливості побудови та принципи роботи конкретних функціональних вузлів, які реалізують аналогові функції.
10. Режими роботи вихідних каскадів підсилювачів
Вихідний каскад призначений для віддачі заданої потужності в навантаження, опір якої теж задано. Так як потужність надходить від джерела живлення підсилювача через вихідний каскад, його ККД повинен бути високим, інакше пристрій буде неекономічним, а габаритні розміри (поверхня охолодження) роздутими для відводу що виділяється в каскаді теплоти. Якщо у вхідних каскадів нелінійність транзистора не робить впливу через малість підсилюються сигналів, то у вихідних каскадів діапазон зміни сигналу великий, і нелінійність транзистора необхідно враховувати. З цією метою будують так звану передатну характеристику. Передатна характеристика - це залежність вихідного струму каскаду (струму колектора або емітера) від вхідної напруги. У ній враховуються нелінійність вхідний і вихідний характеристик транзистора і зміни напруги, що падає на самому транзисторі залежно від вихідного струму.
На сімействі статичних вихідних характеристик транзистора (рис. 2.9, а) по точках Е к і E до / R н, відкладеним на осях координат, проводять навантажувальну пряму. Точки перетину цієї прямої з характеристиками, відповідними різним струмам бази I Б1, ..., I шБi, ..., I Бn, визначать ряд значень колекторного струму I К1, ..., I K1, ..., I Kn. На вхідних характеристиці транзистора (рис. 2.9, о) знаходять ряд значень напруги UБЕ1, ..., UБЕi, ..., UБЕn, які необхідно подати для отримання відповідних базових струмів. Нарешті, по парам значень I Ki і UБЕi будують передатну характеристику каскаду, яка пов'язує вихідний параметр - струм на виході каскаду - з вхідним - напругою сигналу на вході.
Рис. 2.9. Побудова передавальної характеристики (в) по вихідний (а) і вхідний (б) характеристикам
Можливі різні варіанти вибору робочої ділянки цієї характеристики. Розглянемо їх докладніше.
Режим А - це режим, при якому вихідна робоча точка р (коли вхідний сигнал дорівнює нулю) розташовується приблизно на середині лінійної ділянки характеристики (рис. 2.10). У цьому режимі в стані спокою через транзистор тече порівняно великий постійний струм I Кp, а амплітуда змінної складової струму I Кmах менше або дорівнює цьому струму. При цьому форма вихідного сигналу повторює форму вхідного і нелінійні спотворення мінімальні. За ККД каскаду становить лише 20-30%, тому що корисна потужність визначається тільки змінної складової вихідного струму, а споживана каскадом потужність - сумою змінної I Кmах і постійної I Кр складових вихідного струму.
Рис. 2.10. Режим А роботи підсилювального каскаду
Рис. 2.11. Режими роботи підсилювального каскаду:
а - режим В; б - режим AВ
Режим В - це режим, при якому вихідна робоча точка збігається з початком координат, тобто в стані спокою вихідний струм дорівнює нулю (рис. 2.11, а).
При подачі на вхід синусоїдального сигналу струм у вихідному ланцюзі протікає лише протягом половини періоду і має форму імпульсів. ККД каскаду в цьому режимі досягає 60-70%, так як постійна складова I до колекторного струму (визначається за заштрихованої площі як середнє за період значення струму) значно менше, ніж в режимі А. Однак форма підсилюється сигналу занадто спотворена.
Режим АВ (рис. 2.11, б) займає проміжне положення. Такий режим дозволяє зменшити нелінійні спотворення при застосуванні двотактних вихідних каскадів.
11.
Вибіркові підсилювачі
За принципом дії і схемним виконанням вибіркові підсилювачі (ВП) можна поділити на:
- резонансні;
- смугові;
- підсилювачі зі зворотним зв'язком.
Резонансні підсилювачі. У резонансних підсилювачах навантаженням вихідного кола підсилювального елемента є паралельний коливальний контур, що має високий опір Rрез для електричних коливань резонансної частоти f0 і малий опір для інших частот.
Частотна характеристика резонансного підсилювача визначається параметрами коливального контуру, причому вибіркові властивості контуру можуть бути найповніше реалізовані в схемі підсилювача за умови малого шунтування контуру вихідним опором джерела сигналу і вхідним опором навантаження.
Для зменшення впливу транзисторів (даного каскаду і наступного) на контур у схемах резонансних підсилювачів, як правило, використовують неповне ввімкнення контуру в колекторне коло транзистора. Таке ввімкнення можна досягнути, наприклад, за допомогою автотрансформаторної схеми ввімкнення контуру.
У побудові високочастотних резонансних підсилювачів доводиться зважати на те, що в транзисторах є внутрішній зворотний зв'язок і, крім того, у підсилювачі виникають паразитні зворотні зв'язки. На частотах, вищих і нижчих від резонансної частоти, коливальний контур являє собою комплексне навантаження і вносить додатковий фазовий зсув. У результаті загальний фазовий зсув між вхідним і вихідним сигналами може виявитися таким, що в схемі виникне позитивний зворотний зв'язок і підсилювач самозбудиться.
Для компенсації (нейтралізації) внутрішнього зворотного зв'язку в підсилювачі доводиться вводити в схему зовнішній зворотний зв'язок із протилежним знаком, тобто ускладнювати схему.
Смугові підсилювачі. На відміну від резонансних смугові підсилювачі, як правило, мають фіксоване настроювання. Опором навантаження таких підсилювачів є смуговий фільтр, що являє собою звичайно двоконтурну зв'язану систему з взаємоіндуктивним зв'язком між контурами. Такі підсилювачі широко використовуються в радіоприймачах для підсилення сигналів проміжної частоти.
Підсилювачі зі зворотним зв'язком. Резонансні та смугові підсилювачі дають задовільні результати лише при робочій частоті порядку одиниць кілогерц і вище. На більш низьких частотах індуктивність резонансного контуру виявляється надмірно великою і контур стає громіздким і дорогим. Котушка індуктивності такого контуру містить багато витків тонкого проводу і дуже чутлива до завад та перешкод. Тому вибіркові підсилювачі, що призначені для роботи на частотах порядку сотень герц і нижче, зазвичай будують з використанням частотовибіркових фільтрів типу RC у колі негативного зворотного зв'язку. Такі ВП досліджуються в цій лабораторній роботі. У колах частотозалежного зворотного зв'язку використовують декілька типових схем. До них відносяться послідовно-паралельна частотовибіркова RC-схема (міст Вінна) та подвійний Т-подібний міст.
Широке поширення одержали ВП на основі операційних підсилювачів (ОП). Коефіцієнт підсилення з негативним зворотним зв’язком (НЗЗ) визначається тільки параметрами ланцюга зворотного зв’язку (ЗЗ). Якщо в ланцюзі ЗЗ використовувати RC-схему, коефіцієнт передачі і фазовий зсув якого залежать від частоти, можна забезпечити необхідну залежність коефіцієнта передачі ВП від частоти.
Як частотозалежні кола застосовують різні RC-схеми.
Схему ВП з послідовно-паралельним частотовибірковим RC-колом - мостом Вінна показано на рис. 12.1 (схему моста виділено пунктиром).
З подачею на вхід такого підсилювача несинусоїдальної напруги Uвх(t) на виході одержуємо синусоїдальний сигнал (рис. 12.2), частота якого визначається значенням квазірезонансної частоти f0.
Рис. 12.1. Схема вибіркового підсилювача з мостом Вінна
Рис. 12.2. Вибіркове виділення електричного сигналу
Процес селекції сигналу необхідної частоти відбувається завдяки особливостям частотних характеристик моста Вінна (рис. 12.3).
а
б
Рис. 12.3. Вибірковий підсилювач на ОП:
а – принципова схема; б – АЧХ подвійного Т-подібного моста
На частотах, відмінних від f0,коефіцієнт передачі моста Вінна малий і можна вважати, що сигналу на неінвертуальному вході немає. Сигнал позитивного зворотного зв`язку UПЗЗ = 0. При цьому коефіцієнт передачі вхідного сигналу UВХ визначається коефіцієнтом передачі напруги при вмиканні ОП за інвертувальним входом:
На частоті f0 коефіцієнт передачі моста Вінна максимальний, а тому на вхід ОП подається сигнал позитивного зворотного зв’язку, що різко збільшує коефіцієнт підсилення схеми Кm порівняно зі значенням
. Підсилюється (виділяється) m-на гармоніка. Частотну характеристику ВП зображено на рис. 12.4.
Рис. 12.4 Частотна характеристика вибіркового підсилювача
Чим вищий коефіцієнт підсилення
, тим вужча посилювальна область частот (смуга пропускання), вище відношення 
. Однак, якщо 
, то виконується умова самозбудження і коефіцієнт підсилення схеми 
на частоті f0 дорівнює нескінченності. Це означає, що на виході схеми будуть існувати синусоїдальні коливання частоти f0 і у випадку нульового вхідного сигналу. У такому вигляді схема, яка показана на рис. 12.1, стає генератором синусоїдальної напруги.Для побудови вибіркових RC-підсилювачів на ОП як частотозалежні схеми зворотного зв`язку також використовують подвійні Т-подібні мости. Схему ВП на ОП з таким мостом зображено на рис. 12.3, а, АЧХ – на рис. 12.3, б.
Умова найбільшої вибірковості 2Т-моста забезпечується, якщо R3 = R1R2/(R1+R2) і С3 = С1+С2 . При цьому квазірезонансна частота визначається виразом
(12.1)Якщо R1 = R2 = 2R3 та С1 = С2 = 0,5С3,
то
(12.2)Оскільки ОП на інвертувальному вході зсуває фазу вхідного сигналу на 180 ел. град., а фазовий зсув, що вносить 2Т-міст на квазірезонансній частоті w0 = 0, то загальний фазовий зсув по замкненій петлі підсилювач – 2Т-міст дорівнює 180 ел. град. У результаті на частоті w0 негативного зворотного зв`язку немає, що і забезпечує максимальний коефіцієнт передачі вибіркового підсилювача на квазірезонансній частоті.