基于對(duì)稱(chēng)雙網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸分析

基于對(duì)稱(chēng)雙網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸分析

0電子裝備中的大電路放大電路信號(hào)放大電路廣泛應(yīng)用于電子儀器。按照信號(hào)的頻帶寬度不同,放大電路可以分為頻帶放大電路和單一頻率的放大電路。我們平常接觸的放大電路多為頻帶放大電路,但是在電子裝備中,常常要用某一頻率的信號(hào)對(duì)其他電路進(jìn)行控制,當(dāng)該信號(hào)是經(jīng)過(guò)電路處理后傳輸過(guò)來(lái)的,信號(hào)的幅度可能較低,就需要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大,放大該信號(hào)的電路不僅要具有放大功能,同時(shí)還需要具有選頻功能,需要將除該頻率以外的其他頻率濾掉,僅對(duì)該單一頻率進(jìn)行放大。雙T網(wǎng)絡(luò)具有良好的選頻性能,在單一頻率信號(hào)的選頻放大電路中起著重要作用,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,選頻特性良好,應(yīng)用更加廣泛。1對(duì)稱(chēng)雙t網(wǎng)絡(luò)的頻率特性1.1t型網(wǎng)絡(luò)濾波器對(duì)稱(chēng)雙T網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,可認(rèn)為是由兩個(gè)T型網(wǎng)絡(luò)濾波器并聯(lián)而成:一個(gè)T型網(wǎng)絡(luò)濾波器由電阻R、R和電容2C組成,是一個(gè)低通濾波器,如圖2所示;另一個(gè)T型網(wǎng)絡(luò)濾波器由電容C、C和電阻R/2組成,為一個(gè)高通濾波器,二者均是利用電容器的容抗隨頻率變化的特性進(jìn)行濾波,適當(dāng)選擇R、C的數(shù)值,可有效選出需要的頻率信號(hào)、濾除干擾信號(hào)。從圖2中可以看出,T型網(wǎng)絡(luò)低通濾波器為星型連接方式,為了分析方便,可將星型連接方式的電路等效變換為三角形連接方式電路(如圖3)。在圖3中有:將兩個(gè)T型網(wǎng)絡(luò)的等效三角形連接方式電路并聯(lián),構(gòu)成雙T網(wǎng)絡(luò)的等效電路,如圖4所示。在圖4中,1.2單t網(wǎng)絡(luò)頻率特性分析假設(shè)雙T網(wǎng)絡(luò)輸入信號(hào)為Ui,輸出信號(hào)為Uo,其頻率特性用F表示,則2從反饋到放用雙T網(wǎng)絡(luò)作為放大電路的正反饋回路可構(gòu)成特定頻率(如135Hz)的選頻放大電路。如圖6所示。選頻放大器由帶有雙T網(wǎng)絡(luò)、溫度補(bǔ)償分壓網(wǎng)絡(luò)的三級(jí)放大電路組成。由4BG1組成的第一級(jí)放大器是共集電極電路,是匹配級(jí),為前面的低通濾波器提供高的負(fù)載阻抗。R5為隔離電阻,使低通濾波器與雙T網(wǎng)絡(luò)互不影響。由4BG2組成的第二級(jí)共發(fā)射極放大器,是選頻放大電路的主放大器。R11和熱敏電阻R9、R10為發(fā)射極交流負(fù)反饋電阻,用來(lái)提高主放大器放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。由4BG3組成的第三級(jí)放大器,實(shí)現(xiàn)分路隔離作用,R13、R14、R15為其集電極負(fù)載電阻,被放大后的135Hz信號(hào)由此經(jīng)耦合電容器C5輸出。R16為發(fā)射極電阻,4BG3有一部分信號(hào)由R16輸出,經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償分壓網(wǎng)絡(luò),再經(jīng)過(guò)R、C雙T網(wǎng)絡(luò),加到4BG1的輸入端(基極),可見(jiàn)由R16輸出的信號(hào)是一反饋信號(hào)。由于4BG3的信號(hào)從集電極和發(fā)射極分別輸出,這就減小了選頻放大器后面所接負(fù)載的改變對(duì)R、C雙T網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響。三級(jí)放大器之間的耦合采用直接耦合,這樣可減少電路元件,提高可靠性。4BG1是共集電極電路,其發(fā)射極的交流輸出電壓與基極交流輸入電壓同相;在4BG2共發(fā)射極的放大電路中,其集電極交流輸出電壓與基極交流輸入電壓反相;在4BG3放大電路中,其發(fā)射極交流輸出電壓與基極交流輸入電壓同相,可見(jiàn)從4BG3發(fā)射極反饋的交流電壓與4BG1基極的交流輸入電壓是反相的。這一反饋電壓經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)碾娮璺謮壕W(wǎng)絡(luò),相位不變,而經(jīng)過(guò)R、C雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí),則對(duì)不同頻率,其輸出幅度和相移情況就不同。對(duì)于135Hz及其附近頻率的信號(hào),通過(guò)雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)衰減很大,因此輸出幅度很小,但它們通過(guò)雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)的移相為-180°,故使得反饋到4BG1基極時(shí)的相位與4BG1基極原來(lái)的輸入信號(hào)同相,可見(jiàn),選頻放大器對(duì)于135Hz及其附近頻率的信號(hào)而言,具有一定的正反饋,但此反饋很弱。對(duì)于頻率高于或低于135Hz的信號(hào),通過(guò)雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)衰減較小,頻率偏離135Hz越遠(yuǎn),雙T網(wǎng)絡(luò)對(duì)它們的衰減越小,但相移越趨向于0°或360°。此時(shí),反饋到4BG1基極的信號(hào)相位與4BG1基極原來(lái)輸入信號(hào)的相位正好反相,故選頻放大器對(duì)于頻率偏高135Hz較遠(yuǎn)的信號(hào)而言,具有較強(qiáng)的負(fù)反饋。放大器電路中,若具有正反饋,則其電壓放大倍數(shù)將增大;若具有負(fù)反饋,則其電壓放大倍數(shù)將減小。而且,反饋越強(qiáng),電壓倍數(shù)的變化就越大。根據(jù)前面的分析可知,對(duì)于135Hz極其附近頻率的信號(hào),由于是較弱的正反饋,故其輸出將比不接雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)增大;而頻率偏離135Hz較遠(yuǎn)時(shí),由于是較強(qiáng)的負(fù)反饋,故其輸出幅度比不接雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)明顯減小,這樣,上述電路就起到了選頻放大的作用。圖7畫(huà)出了選頻放大器的輸出幅度—頻率特性曲線,同時(shí)也畫(huà)出了不接雙T網(wǎng)絡(luò)時(shí)三級(jí)放大器的輸出幅度—頻率特性曲線。雙T濾波器中的電位器W1用來(lái)微調(diào)中心頻率(輸出最大點(diǎn)),使其正好為135Hz。濾波器輸入端的電容器C6為隔直流電容器。具有R、C雙T網(wǎng)絡(luò)的選頻放大器與其它濾波器相比較,具有電路簡(jiǎn)單、通帶可適當(dāng)調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),不足之處是溫度穩(wěn)定性不高,故在電路上用了三個(gè)熱敏電阻R19、R21、R25來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。通過(guò)改變電路參數(shù),可以改變選頻放大電路的工作頻率。如圖中若RC雙T網(wǎng)絡(luò)的電路參數(shù),則選頻放大器的工作頻率為50Hz。3單頻使用電路雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路僅適應(yīng)于單一頻率或頻帶很窄(頻帶寬度只有幾