基于对称双网络的信号传输分析

基于对称双网络的信号传输分析

0电子装备中的大电路放大电路信号放大电路广泛应用于电子仪器。按照信号的频带宽度不同,放大电路可以分为频带放大电路和单一频率的放大电路。我们平常接触的放大电路多为频带放大电路,但是在电子装备中,常常要用某一频率的信号对其他电路进行控制,当该信号是经过电路处理后传输过来的,信号的幅度可能较低,就需要对该信号进行放大,放大该信号的电路不仅要具有放大功能,同时还需要具有选频功能,需要将除该频率以外的其他频率滤掉,仅对该单一频率进行放大。双T网络具有良好的选频性能,在单一频率信号的选频放大电路中起着重要作用,因其结构简单,选频特性良好,应用更加广泛。1对称双t网络的频率特性1.1t型网络滤波器对称双T网络的电路结构形式如图1所示,可认为是由两个T型网络滤波器并联而成:一个T型网络滤波器由电阻R、R和电容2C组成,是一个低通滤波器,如图2所示;另一个T型网络滤波器由电容C、C和电阻R/2组成,为一个高通滤波器,二者均是利用电容器的容抗随频率变化的特性进行滤波,适当选择R、C的数值,可有效选出需要的频率信号、滤除干扰信号。从图2中可以看出,T型网络低通滤波器为星型连接方式,为了分析方便,可将星型连接方式的电路等效变换为三角形连接方式电路(如图3)。在图3中有:将两个T型网络的等效三角形连接方式电路并联,构成双T网络的等效电路,如图4所示。在图4中,1.2单t网络频率特性分析假设双T网络输入信号为Ui,输出信号为Uo,其频率特性用F表示,则2从反馈到放用双T网络作为放大电路的正反馈回路可构成特定频率(如135Hz)的选频放大电路。如图6所示。选频放大器由带有双T网络、温度补偿分压网络的三级放大电路组成。由4BG1组成的第一级放大器是共集电极电路,是匹配级,为前面的低通滤波器提供高的负载阻抗。R5为隔离电阻,使低通滤波器与双T网络互不影响。由4BG2组成的第二级共发射极放大器,是选频放大电路的主放大器。R11和热敏电阻R9、R10为发射极交流负反馈电阻,用来提高主放大器放大倍数的稳定性。由4BG3组成的第三级放大器,实现分路隔离作用,R13、R14、R15为其集电极负载电阻,被放大后的135Hz信号由此经耦合电容器C5输出。R16为发射极电阻,4BG3有一部分信号由R16输出,经过温度补偿分压网络,再经过R、C双T网络,加到4BG1的输入端(基极),可见由R16输出的信号是一反馈信号。由于4BG3的信号从集电极和发射极分别输出,这就减小了选频放大器后面所接负载的改变对R、C双T网络产生的影响。三级放大器之间的耦合采用直接耦合,这样可减少电路元件,提高可靠性。4BG1是共集电极电路,其发射极的交流输出电压与基极交流输入电压同相;在4BG2共发射极的放大电路中,其集电极交流输出电压与基极交流输入电压反相;在4BG3放大电路中,其发射极交流输出电压与基极交流输入电压同相,可见从4BG3发射极反馈的交流电压与4BG1基极的交流输入电压是反相的。这一反馈电压经过温度补偿的电阻分压网络,相位不变,而经过R、C双T网络时,则对不同频率,其输出幅度和相移情况就不同。对于135Hz及其附近频率的信号,通过双T网络时衰减很大,因此输出幅度很小,但它们通过双T网络时的移相为-180°,故使得反馈到4BG1基极时的相位与4BG1基极原来的输入信号同相,可见,选频放大器对于135Hz及其附近频率的信号而言,具有一定的正反馈,但此反馈很弱。对于频率高于或低于135Hz的信号,通过双T网络时衰减较小,频率偏离135Hz越远,双T网络对它们的衰减越小,但相移越趋向于0°或360°。此时,反馈到4BG1基极的信号相位与4BG1基极原来输入信号的相位正好反相,故选频放大器对于频率偏高135Hz较远的信号而言,具有较强的负反馈。放大器电路中,若具有正反馈,则其电压放大倍数将增大;若具有负反馈,则其电压放大倍数将减小。而且,反馈越强,电压倍数的变化就越大。根据前面的分析可知,对于135Hz极其附近频率的信号,由于是较弱的正反馈,故其输出将比不接双T网络时增大;而频率偏离135Hz较远时,由于是较强的负反馈,故其输出幅度比不接双T网络时明显减小,这样,上述电路就起到了选频放大的作用。图7画出了选频放大器的输出幅度—频率特性曲线,同时也画出了不接双T网络时三级放大器的输出幅度—频率特性曲线。双T滤波器中的电位器W1用来微调中心频率(输出最大点),使其正好为135Hz。滤波器输入端的电容器C6为隔直流电容器。具有R、C双T网络的选频放大器与其它滤波器相比较,具有电路简单、通带可适当调整等优点,不足之处是温度稳定性不高,故在电路上用了三个热敏电阻R19、R21、R25来进行温度补偿。通过改变电路参数,可以改变选频放大电路的工作频率。如图中若RC双T网络的电路参数,则选频放大器的工作频率为50Hz。3单频使用电路双T网络选频放大电路仅适应于单一频率或频带很窄(频带宽度只有几