基于對稱雙網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸分析

0電子裝備中的大電路放大電路信號放大電路廣泛應(yīng)用于電子儀器。按照信號的頻帶寬度不同,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對其他電路進行控制,當(dāng)該信號是經(jīng)過電路處理后傳輸過來的,信號的幅度可能較低,就需要對該信號進行放大,放大該信號的電路不僅要具有放大功能,同時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,僅對該單一頻率進行放大。雙T網(wǎng)絡(luò)具有良好的選頻性能,在單一頻率信號的選頻放大電路中起著重要作用,因其結(jié)構(gòu)簡單,選頻特性良好,應(yīng)用更加廣泛。1對稱雙t網(wǎng)絡(luò)的頻率特性1.1t型網(wǎng)絡(luò)濾波器對稱雙T網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,可認為是由兩個T型網(wǎng)絡(luò)濾波器并聯(lián)而成:一個T型網(wǎng)絡(luò)濾波器由電阻R、R和電容2C組成,是一個低通濾波器,如圖2所示;另一個T型網(wǎng)絡(luò)濾波器由電容C、C和電阻R/2組成,為一個高通濾波器,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、濾除干擾信號。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)輸入信號為Ui,輸出信號為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)、溫度補償分壓網(wǎng)絡(luò)的三級放大電路組成。由4BG1組成的第一級放大器是共集電極電路,是匹配級,為前面的低通濾波器提供高的負載阻抗。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)射極交流負反饋電阻,用來提高主放大器放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。由4BG3組成的第三級放大器,實現(xiàn)分路隔離作用,R13、R14、R15為其集電極負載電阻,被放大后的135Hz信號由此經(jīng)耦合電容器C5輸出。R16為發(fā)射極電阻,4BG3有一部分信號由R16輸出,經(jīng)過溫度補償分壓網(wǎng)絡(luò),再經(jīng)過R、C雙T網(wǎng)絡(luò),加到4BG1的輸入端(基極),可見由R16輸出的信號是一反饋信號。由于4BG3的信號從集電極和發(fā)射極分別輸出,這就減小了選頻放大器后面所接負載的改變對R、C雙T網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響。三級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)過溫度補償?shù)碾娮璺謮壕W(wǎng)絡(luò),相位不變,而經(jīng)過R、C雙T網(wǎng)絡(luò)時,則對不同頻率,其輸出幅度和相移情況就不同。對于135Hz及其附近頻率的信號,通過雙T網(wǎng)絡(luò)時衰減很大,因此輸出幅度很小,但它們通過雙T網(wǎng)絡(luò)時的移相為-180°,故使得反饋到4BG1基極時的相位與4BG1基極原來的輸入信號同相,可見,選頻放大器對于135Hz及其附近頻率的信號而言,具有一定的正反饋,但此反饋很弱。對于頻率高于或低于135Hz的信號,通過雙T網(wǎng)絡(luò)時衰減較小,頻率偏離135Hz越遠,雙T網(wǎng)絡(luò)對它們的衰減越小,但相移越趨向于0°或360°。此時,反饋到4BG1基極的信號相位與4BG1基極原來輸入信號的相位正好反相,故選頻放大器對于頻率偏高135Hz較遠的信號而言,具有較強的負反饋。放大器電路中,若具有正反饋,則其電壓放大倍數(shù)將增大;若具有負反饋,則其電壓放大倍數(shù)將減小。而且,反饋越強,電壓倍數(shù)的變化就越大。根據(jù)前面的分析可知,對于135Hz極其附近頻率的信號,由于是較弱的正反饋,故其輸出將比不接雙T網(wǎng)絡(luò)時增大;而頻率偏離135Hz較遠時,由于是較強的負反饋,故其輸出幅度比不接雙T網(wǎng)絡(luò)時明顯減小,這樣,上述電路就起到了選頻放大的作用。圖7畫出了選頻放大器的輸出幅度—頻率特性曲線,同時也畫出了不接雙T網(wǎng)絡(luò)時三級放大器的輸出幅度—頻率特性曲線。雙T濾波器中的電位器W1用來微調(diào)中心頻率(輸出最大點),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,具有電路簡單、通帶可適當(dāng)調(diào)整等優(yōu)點,不足之處是溫度穩(wěn)定性不高,故在電路上用了三個熱敏電阻R19、R21、R25來進行溫度補償。通過改變電路參數(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