На рис. 9.8, б показан вид частотных характеристик усилителя с двухзвенным фильтром для случая одинаковых добротностей контуров и разных коэффициентов связи. При χ/χопт = 1 кривая максимально плоская и коэффициент усиления на частоте f0 наибольший.
Для значений х/хопт > 1 кривые становятся двугорбыми, причем максимальное усиление, равное максимальному усилению при хопт, соответствует горбам характеристики. Чем сильнее связь, тем больше удаление горбов от резонансной частоты f0. Напряжение, действующее на втором контуре фильтра, включенном как нагрузка транзисторного усилителя (рис. 9.8, а), может быть подведено к следующему транзисторному каскаду. Однако, как и в случае одиночного резонансного контура, следует использовать емкостный делитель, позволяющий согласовать низкое входное сопротивление транзистора с сопротивлением контура.
Рис. 9.8. Схема (а) и амплитудные характеристики (б) резонансного усилителя с двухзвенным фильтром
Какие преимущества у двухзвенного фильтра?
Основным преимуществом двухзвенного фильтра по сравнению с одиночным резонансным контуром является его большая избирательность и форма частотной характеристики вблизи резонансной частоты. Одиночный резонансный контур не имеет плоской части характеристики, тогда как двухзвенный фильтр с оптимальной связью вблизи резонансной частоты характеризуется постоянной амплитудой напряжения на выходе. Поэтому двухзвенный фильтр в значительно большей степени, чем одиночный резонансный контур, аппроксимирует прямоугольную частотную характеристику.
Дополнительным преимуществом, не всегда используемым при проектировании усилителя с двухзвенным фильтром, является большая площадь усиления усилителя. Можно допустить, что коэффициент усиления усилителя с двухзвенным фильтром с оптимальной связью при одинаковой ширине полосы в √2 раз больше, чем для усилителя с одиночным резонансным контуром. Следует добавить, что при разных добротностях первого и второго контуров фильтра площадь усиления может увеличиться в 2 раза, если Q1 >> Q2 или Q2 >> Q1. Важным свойством фильтров с несимметричными контурами (Q1 не равно Q2) является то, что максимально плоская характеристика при оптимальной связи xопт не соответствует максимальной амплитуде выходного напряжения, имеющей место при критической связи xкр < xопт. Для симметричных контуров (Q1 = Q2) xкр = xопт.
В узкополосных усилителях площадь усиления из-за стабильности усилителя не имеет решающего значения, и поэтому в них чаще применяют симметричные контуры. Наоборот, в широкополосных усилителях, для которых очень важно значение площади усиления, применяют также контуры с неодинаковыми добротностями, отличающимися одна от другой в 2–5 раз.
Только ли с помощью взаимной индуктивности М можно осуществить связь контуров в фильтре?
Нет. Связь с помощью взаимной индуктивности М является лишь одним из методов связи контуров в фильтре. Эта связь может быть заменена индуктивной или емкостной связью. На рис. 9.9 показаны схемы двухзвенных фильтров с различными типами связи.
Рис. 9.9. Различные способы связи в двухзвенных фильтрах:
а, б — индуктивная; в, г— емкостная
Свойства всех этих схем аналогичны, если их коэффициенты связи одинаковы. Очевидно, что формулы, определяющие коэффициенты связи, зависят от типа связи. Например, в схеме на рис 9,9, в коэффициент связи определяется как
x = C12/√(C1·C2)