1

AMPLIFICATORUL CU CIRCUITE CUPLATE

2

3 4

5

6

7

Figura 8

B) Schema bloc de masură este reprezentată în figura 8 în care s-a folosit notaţia: M => machetă amplificator.

M IN

OUT

Analizor spectru IN

OUT

8

Se realizează schema de masură din figura 8. Macheta se utilizează cu rezistenţele adiţionale Ra1 şi Ra2 scurtcircuitate de călăreţii K1 şi K2.

Modul de lucru cu analizorul de spectru

1) Fixarea frecvenţei centrale (de lucru):

- se tastează CENTER;

- se introduce valoarea frecvenţei centrale în MHz (1,6 MHz);

- se validează cu ENTER.

2) Se fixează valoarea frecvenţa pe diviziune (SPAN):

- se tastează SPAN;

- se foloseşte reglajul “spinner” pentru a se selecta valoarea de 20 kHz/div.

3) Fixarea rezoluţiei benzii de frecvenţă (RBW):

- se tastează RBW;

- folosindu-se reglajul “spinner” se introduce valoarea 3 kHz.

4) Afişarea caracteristicii amplitudine – frecvenţă:

- se apasă SHIFT, apoi TRK GEN;

- se activează opţiunea TRK GEN prin apăsarea tastei “<=” până la schimbarea mesajului “OFF” în “ON”.

5) Reglarea nivelului de referinţă:

- se apasă tasta LEVEL;

- se folosesc tastele cu valori împreuna cu tasta ENTER sau reglajul “spinner” pentru alegerea valorii 0 dB.

6) Afişarea MARKERILOR:

- se apasă tasta MKR pentru a afişa MARKERII pe ecran; - se selectează primul MARKER automat; - se selectează cu săgeţile de lângă “SPINNER” cifra ce urmează a fi modificată din numărul care

indică frecvenţa MARKERULUI; - cifra selectată se modifică cu ajutorul reglajului “SPINNER”; - trecerea de la un MARKER la altul se face cu tasta ENTER.

C) Se realizează acordul circuitelor cuplate pe frecvenţa f0=1,6 MHz. Se lucrează la cuplajul cel mai slab (condensatorul de cuplaj Cc1 de capacitatea cea mai mică) şi prin modificarea capacităţilor condensatoarelor variabile C1 şi C2 se urmăreşte indicaţia de maxim la ieşire.

Observaţie: Şi în acest caz se recomandă să se înceapă cu C de la valori mari (fr mici); de asemenea este bine ca atunci când se modifică succesiv C1 şi C2 să se păstreze C1=C2.

9

In caz de dificultate se poate începe operaţia la un cuplaj mai mare (condensatorul de cuplaj Cc2 de capacitate imediat mai mare decât Cc1), dar se revine apoi la cuplajul cel mai slab şi se reajustează condensatoarele C1 şi C2 pentru indicaţia de maxim la ieşire.

Pe tot parcursul lucrării condensatoarele C1 şi C2 nu se mai modifică.

D) Cunoscând L1=L2=L=20 μH să se calculeze capacitatea de acord:

C1 + Cc1=C2 + Cc1=C + Cc1= 2 20

14 f Lπ

(23)

E) Se determină rezistenţele totale de pierderi R1 şi R2 ale primarului şi secundarului prin metoda rezistenţei adiţionale. In acest sens la cuplajul cel mai slab după citirea tensiunii U20[dB] de ieşire la acord, se introduce în circuitul primar rezistenţa Ra1 (călăreţul K1 se scoate) şi se citeşte tensiunea '

20[ ]U dB , determinându-se:

201 1 '

20

1 ,apUR RU⎛ ⎞

= −⎜ ⎟⎝ ⎠

2 20 1

11

apa

LRRω

= (24)

unde

'

20 20[ ] [ ]20 20'20

10U dB U dBU

U

−

= .

Rezistenta Ra1, fiind scurtcircuitată (K1 conectat) se introduce în circuitul secundar rezistenţa Ra2 (calaretul K2 se scoate) si se citeste tensiunea "

20[ ]U dB de la iesire, determinându-se:

201 2 "

20

1 ,apUR RU⎛ ⎞

= −⎜ ⎟⎝ ⎠

2 20 2

22

apa

LRRω

=

unde

"

20 20[ ] [ ]20 20"20

10U dB U dBU

U

−

= .

Se calculează factorii de calitate ai primarului şi secundarului, conform relaţiilor (7). Rezistenţele adiţionale ale celor 3 machete sunt:

• macheta 1: Ra1 = 4,81 Ω, Ra2 = 4,84 Ω;

• macheta 2: Ra1 = 4,72 Ω, Ra2 = 4,73 Ω;

• macheta 3: Ra1 = 4,84 Ω, Ra2 = 4,75 Ω.

F) Pentru cuplajele 1,2,3 corespunzătoare condensatoarelor de cuplaj Cc1, Cc2, Cc3 se determină frecvenţa de acord ( )

0kf , tensiunea la această frecvenţă ( )

20kU şi lărgimea benzii de trecere la o atenuare

10

cu 3 dB, ( )3

kdBB . Amplificatorul fiind construit astfel încât la aceste cuplaje circuitele să fie sub cuplajul

de tranziţie, frecvenţa de acord corespunde indicaţiei de tensiune maximă la ieşire.

Observaţii: Este evident (1)0f =f0. Verificaţi experimental pentru a vă convinge că nu s-a schimbat în

mod accidental acordul efectuat la punctual C. De asemenea se constată că pe masură ce C0 creşte, curba de selectivitate este tot mai rotunjită în jurul frecvenţei f0; deci creşte eroarea de masură a acestei valori. Se recomandă să se folosească pentru f0 nu valoarea măsurată, ci valoarea medie a frecvenţelor la care amplificarea scade cu 1 dB:

(1) (2)

1 10 2

dB dBf ff += .

Mărimile măsurate şi calculate la punctele F, G, H, I se ordonează în tabelul 1.

G) Se calculează următoarele mărimi:

a) Indicii de cuplaj g(k) din relaţia:

202

2

21MM

U gU g

=+

, g≤1. (25)

b) Coeficienţii de cuplaj g(k) din relaţia (8):

1 2g k Q Q= .

c) Capacitatea condensatoarelor variabile, stiind C1 + Cc1 determinat la punctual D şi relaţia:

(1) 1

1

c

c

CkC C

=+

. (26)

d) Capacitatea condensatoarelor de cuplaj Cck cu ajutorul relaţiei (4).

e) Frecvenţele de acord teoretice ( )0

ktf :

01

2 ( )tc

fL C Cπ

=+

. (27)

f) Lărgimile teoretice ale benzilor de trecere la o atenuare cu 3 dB, ( )3

kdBB cu ajutorul relaţiei (16).

H) Pentru cuplajele 4,5 corespunzatoare condensatoarelor de cuplaj Cc4 şi Cc5 se determină frecvenţa de acord ( )

0kf , tensiunea la această frecvenţă ( )

20kU şi lărgimea benzii de trecere în sens

Cebîşev ( )kcB . Deoarece circuitele cuplate lucrează acum peste cuplajul de tranziţie, frecvenţa de acord

corespunde indicaţiei de tensiune minimă la ieşire (vezi figura 4, g>gt).

I) Se calculează mărimile:

a) Indicii de cuplaj g(k) din relatia (25) alegând soluţia g>1.

11

b) Coeficienţii de cuplaj din relaţia (8).

c) Capacitatea condensatoarelor de cuplaj Cck cu ajutorul relaţiei (4), capacitatea C fiind cunoscută la punctul G.

d) Frecvenţele de acord teoretice ( )0

ktf cu ajutorul relaţiei (27).

e) Lărgimile teoretice ale benzilor de trecere în sens Cebîşev, ( )kctB , cu ajutorul relaţiei (17).

f0=………kHz; U2MM=………..dB; C=……………pF.

Tabelul 1

Mărimi măsurate

Mărimi calculate

Cuplajul

numărul

U20

f0

B3dB

Bc

g

k

Cc

fot

B3dBt

Bct

(dB) (kHz) (kHz) (kHz) - - (pF) (kHz) (kHz) (kHz)

1

2

3

4

5

Tabelul 2

U2 [dB]

U20

2

2MM

UU

[dB] -20 -10,46 -6 -6 -10,46 -20

2

2MM

UU

0,1 0,3 0,5 ... 20

2MM

UU

... 0,5 0,3 0,1

f [kHz]

Δf=f-f0

[kHz]

12

J) Se măsoară caracteristicile de selectivitate (de amplitudine) ale amplificatorului U2/U2MM pentru cuplajele 2,3,4. Acordul rămâne nemodificat. Rezultatele se trec in tabelul 2. Deoarece avem în vedere |U2/U2MM|, iar curbele rezultă de formele din figura 5, tabelul trebuie completat pas cu pas deoarece este posibil ca unele valori (de exemplu 0,9; 1) să nu apară deloc (la g<1) sau să apară de mai multe ori (g>1). De asemenea este obligatorie existenţa mărimii |U2/U2MM|, care poate avea orice valoare.

K) Se măsoară la cuplajele 2,3,4 rezistenţele reflectate din secundar în primar ( )1

kRR şi din primar

în secundar ( )2kRR . În acest sens, se schimbă frecvenţele generatorului pe frecvenţa de acord a circuitelor,

se citeşte U20[dB], iar apoi:

a) Pentru determinarea rezistenţei reflectate din secundar în primar se introduce în circuitul primarului rezistenţa aditională Ra1 (se scoate calaretul K1) şi se citeşte tensiunea la ieşire '

20[ ]U dB . Se determină:

201 '

20

1apUR RU⎛ ⎞

= −⎜ ⎟⎝ ⎠

, 1 11

1 1R

R RRR R

=−

(28)

unde

'

20 20[ ] [ ]20 20'20

10U dB U dBU

U

−

= .

b) Pentru determinarea rezistenţei reflectate din primar în secundar, cu rezistenţa Ra1 scurtcircuitată, se introduce în circuitul secundar rezistenţa aditională Ra2 (se scoate călăreţul K2) şi se citeşte tensiunea la ieşire "

20U . Se determină:

202 2 ''

20

1apUR RU⎛ ⎞

= −⎜ ⎟⎝ ⎠

, 2 22

2 2R

R RRR R

=−

(29)

unde

"

20 20[ ] [ ]20 20"20

10U dB U dBU

U

−

= .

L) Se verifică prin calcul valorile obţinute la punctual K. Se folosesc relaţiile (22).

4) Întrebări

a) Care sunt deosebirile între caracteristicile de selectivitate ale amplificatorului cu circuite derivaţie şi ale amplificatorului cu circuite cuplate lucrând la cuplaj critic, ambele având aceeaşi lărgime de bandă la o atenuare cu 3 dB?

13

b) În urma acordului circuitelor cuplate la punctul C s-au acordat pe aceeaşi frecvenţă primarul şi secundarul. La cuplajul mai mare decât cel de tranziţie se constată o diferenţă între cele două maxime relative ale caracteristicii de selectivitate. Explicaţi.

c) Care este semnificaţia fizică a rezistenţelor Rap1 si Rap2 calculate cu relaţiile (23) si (24) ?

d) Ţinând seama de schema echivalentă din figura 6b, considerată pe frecvenţa de acord, să se justifice metoda de masură de la punctul K şi relaţiile (28) şi (29).

e) Metoda de acord a circuitelor cuplate prin micşorarea cuplajului şi revenirea la cuplajul dorit nu este o metodă practică, avand mai multe inconveniente. Puneţi in evidentă căteva dintre ele.

f) Justificaţi corectitudinea următoarei metode de acord a circuitelor cuplate în care nu se intervine asupra cuadripolului de cuplaj. Se amortizează cu o rezistenţă în paralel circuitul secundar şi se acordă primarul urmărind indicaţia de maxim a tensiunii din secundar. Se repetă procedeul, metoda de acord fiind convergentă. Folosiţi eventual schema echivalentă din figura 6b.

5) Aplicaţii

a) Amplificatorul cu circuite cuplate este acordat pe frecvenţa 1 MHz. Primarul şi secundarul sunt identice, iar Q1=Q2=50. Se admite Cc«C. Pentru Cc1 amplificatorul lucrează la cuplaj critic, pe frecvenţa de acord tensiunea la iesire fiind de 1V. Care este largimea benzii de trecere la o atenuare de 3 dB? Se dublează capacitatea de cuplaj? Care este lărgimea de banda în sens Cebîşev?

b) Un amplificator cu circuite cuplate, având primarul identic cu secundarul lucrează la cuplajul critic. Pe frecvenţa de acord sincron tensiunea la ieşire este de 1V. Să se conecteze suplimentar în paralel cu primarul o rezistenţă R1, iar în paralel cu secundarul o rezistenţă R2 (R1=R2). Cât este noua tensiune pe frecvenţa de acord masurată la ieşire?

c) Pentru montajul din lucrare s-a măsurat: Q1=Q2=50. Trecând comutatorul pe poziţia 3 se obţine f0=2 MHz, caracteristica de selectivitate are un singur maxim având tensiunea U20 mai mică decât U2MM cu 2 dB. Să se determine indicele de cuplaj (g) şi banda la 3 dB.

d) Pentru montajul din lucrare cu comutatorul rotativ pe pozitia 7 se cunosc factorii de calitate Q1=Q2=40. Caracteristica de selectivitate are două maxime U2MM=-12 dB şi un minim U20=-10 dB. Să se determine indicele de cuplaj g şi coeficientul de cuplaj k.

e) Se efectuează acordul montajului folosit în lucrare pe f0=1,6 MHz. Se cere:

-să se determine factorii de calitate;

- să se ridice caracteristica de selectivitate pe poziţia 4 a comutatorului determinând teoretic şi experimental banda în sens Cebîşev.

f) Se efectuează acordul montajului din lucrare pe f0=1,4 MHz. Se cere:

- sa se măsoare tensiunea U20 pe poziţiile 2 şi 5 ale comutatorului;

- să se calculeze indicii de cuplaj (g) în cele două cazuri.