Najprostszym i najcześciej stosowanym układem wzmacniacza jest stopień wzmacniajcy obciążony równoległym obwodem rezonansowym. W celu otrzymania dobrej selektywności oraz dużego współczynnika wzmocnienia w takich stopniach stosuje się elementy wzmacniające o dużej oporności wejściowej oraz o dużym współczynniku amplifikacji (lamp y z siatką ekranową, tranzystory). W takim przypadku Rwy jest dużo wiekszy niż oporność opciażenia elementu wzmacniającego, a współczynnik wzmocnienia stopnia praktycznie jest proporcjonalny do oporności obciążenia.

 

Rys.1. Budowa wzmacniacza selektywnego ze sprzężeniem zwrotnym.

W zakresie małych częstotliwości wykorzystuje się wzmacniacze selektywne RC, budowane zgodnie z ideą przedstawioną na rys. 1.
Składają się one ze wzmacniacza, najczęściej operacyjnego, oraz obwodu selektywnego. Obwód ten o konfiguracji czwórnika zawiera elementy R i C. Tworzy on gałąź sprzężenia zwrotnego. Dzięki odpowiedniej zależności funkcji przenoszenia (transmitancji) bu od częstotliwości jest możliwe uzyskanie pożądanej charakterystyki, a więc selektywnej, dolnoprzepustowej lub górnoprzepustowej

Czwórniki RC stosowane we wzmacniaczach selektywnych w zależności od ich struktury dzieli się na; drabinkowe (łańcuchowe) RC i CR, typu T i podwójne T, mostkowe, realizowane zwykle w postaci mostka Wiena.

 

Charakterystyki amplitudowe czwórników mostkowych typy T oraz podwójne T (2T) dla pewnej częstotliwości fo, nazywanej częstotliwością quasi-rezonansową, mają ekstrema. Są to obwody umożliwiające uzyskanie charakterystyki selektywnej, podobnej do charakterystyki obwodu rezonansowego. Charakterystyki bu = f(f) czwórników łańcuchowych są monotonicznie wzrastające lub malejące. Czwórniki te umożliwiają budowę filtrów dolnoprzepustowych lub górnoprzepustowych

W celu otrzymania układu selektywnego pasmowoprzepustowego, czwórniki selektywne RC dołącza się do wzmacniacza w dwojaki sposób:

- czwórniki, których charakterystyka amplitudowa ma maksimum, np. mostek Wiena, stosuje się w gałęzi sprzężenia zwrotnego dodatniego;

- czwórniki, których charakterystyka amplitudowa ma minimum, np. układ 2T, stosuje się w gałęzi sprzężenia zwrotnego ujemnego.

Przy budowie układów selektywnych pasmowozaporowych zasady łączenia wzmacniacza i czwórnika selektywnego są odwrotne.

Rys.2. Wzmacniacz selektywny z czwórnikiem 2T

Wzmacniacze selektywne ze sprzężeniem zwrotnym dodatnim pracują blisko granicy samowzbudzenia, co utrudnia utrzymanie stabilnych warunków pracy. Dlatego unika się stosowania takich układów.

Często natomiast jest wykorzystywany układ 2T. Jeżeli układ taki zostanie włączony w obwód sprzężenia zwrotnego ujemnego wzmacniacza (rys.2), to przy częstotliwości quasi-rezonansowej współczynnik sprzężenia zwrotnego jest najmniejszy i wzmocnienie osiąga maksimum (rys.2). Przy odstrojeniu od quasi-rezonansu wzrasta współczynnik sprzężenia zwrotnego i wzmocnienie maleje.

Maksymalna wartość wzmocnienia zależy od wartości rezystorów R2 i R w pętli sprzężenia zwrotnego (Kuf max » R2/R), natomiast dobroć zastępcza układu

Wadą wzmacniacza selektywnego z układem 2T jest duża wrażliwość na zmiany wartości elementów układu. Ponadto zmianę częstotliwości środkowej fo można uzyskać przez jednoczesną zmianę obydwu elementów R i C.

 

 

Współczynnik prostokątności charakterystyki filtru rośnie ze zwiększaniem liczby obwodów rezonansowych, z których filtr jest zbudowany. Ten sposób poprawy selektywności filtru napotyka na granicę, wynikającą z ograniczonej dobroci obwodów.

Rys.3. Przykłady konstrukcji filtru czteroobwodowego. a) schemat, b) charakterystyki dla różnych dobroci cewek, zaznaczono pasmo 3dB.

Stosunkowo łatwo realizuje się filtry szerokopasmowe (B > 0,1-0,2f0) o charakterystykach zbliżonych do idealnych, natomiast w filtrach wąskopasmowych wraz ze zwiększaniem liczby obwodów znacznie rosną straty mocy, a stromość charakterystyki w pobliżu częstotliwości wyznaczającej granicę pasma przepustowego wyraźnie maleje. Projektowanie wąskopasmowych filtrów wieloobwodowych jest trudne, gdyż nie ma ogólnych dokładnych metod syntezy. W praktyce korzysta się w znacznym stopniu z optymalizacji komputerowej.

Tytułem przykładu na rys. 3. jest pokazany schemat i charakterystyki dopasowanego obustronnie filtru czteroobwodowego. Wyraźnie jest widoczny wpływ dobroci obwodów na tłumienie filtru i na kształt charakterystyki w pobliżu częstotliwości środkowej.