Из избирательных RC-усилителей наибольшее применение получила схема двойного Т-образного моста (рис.8.5.), обладающая высокой частотной селективностью коэффициента передачи напряжения и угла фазового сдвига между напряжениями входа и выхода.
Выходное напряжение зависит от сопротивлений R1, R2, R3, емкостей конденсаторов С1, С2, С3 и частоты f входного напряжения. Чтобы напряжение зависело от частоты f, должны выполняться следующие соотношения между параметрами схемы:
. (8.4.)
Анализ моста проведем с использованием круговых диаграмм (рис.8.7.). При этом будем считать, что все токи и напряжения моста меняются по синусоидальному закону. Представим схему на рис.8.5. в виде рис.8.6. Из условия
(8.5.)
будут следовать равенства R1 = R3 и С1 = С3.
Допустим, что ток , тогда .
Оставляя постоянным входное напряжение , будем менять его частоту w.
При w ® 0 точка на диаграмме Т3 ® Т1, Т4 ® Т0, Т2 ® Т1.
При w ® ¥ точка на диаграмме Т3 ® Т0, Т4 ® Т1, Т2 описывает полный круг и Т2 ® Т1.
На частоте квазирезонанса w = w0 точка на диаграмме Т2 совпадает с точкой Т0, и в этом случае = 0. Для того, чтобы точка Т2 совпадала с точкой Т0 при w = w0, необходимо выполнение следующих условий:
1. Напряжение 3–4 является диаметром окружности на рис.8.7.
2.
3.
4.
Таким образом, на частоте квазирезонанса при выполнении условий 1 – 4 точки Т2 и Т0 совпадают, выходное напряжение = 0. Частоту квзирезонанса можно определить как
. (8.6.)
На рис.8.8. представлены зависимости для двойного Т-образного моста коэффициента передачи и фазового сдвига jb от частоты w. Если принять = 1, то .
Мост нужно запитывать от источника ЭДС, т.е. подключать мост к усилителю с малым входным сопротивлением. При рассмотрении работы моста на холостом ходу усилитель должен обладать большим входным сопротивлением.
Частотная характеристика моста представлена на рис.8.9. При частотах входного сигнала, отличных от частоты квазирезонанса, коэффициент передачи ® 1 и сигнал с выхода полностью передается на вход цепью отрицательной обратной связи; в усилителе действует глубокая ООС. На частоте квазирезонанса ООС отсутствует.
В качестве усилителей могут применяться интегральные усилители постоянного тока и операционные усилители. Пример выполнения схемы избирательного усилителя на ОУ представлен на рис.8.10.
Для повышения добротности избирательного усилителя используют другую схему включения моста (рис.8.11.).
Допущения:
1. Пусть сопротивление генератора RГ мало. Если входное напряжение равно нулю, то точка Т1 заземлена и напряжение генератора подается между точками Т1 – Т0: еГ = U1–0. Напряжение U1 = U1–2. Следовательно, напряжение
. (8.7.)
2. Пусть напряжение на генераторе близко к нулю: еГ = 0. Тогда напряжение U2 = U0–1, U1 = U0–2, и напряжение
. (8.8.)
Входное напряжение усилителя
, (8.9.)
тогда или .
Коэффициент усиления усилителя:
, (8.10.)
где К0 - коэффициент усиления усилителя без обратной связи, К0 < 0. На частоте квазирезонанса b(w0) = 0, a(w0) = 1, следовательно, при w ® w0 растет как за счет увеличения a, так и за счет уменьшения b, поэтому добротность такого усилителя много больше по сравнению с предыдущей схемой и составляет величину Q = 100…300.