डबल-ट्यून्ड एम्पलीफायर

इसकी स्क्रीनिंग के साथ रेडियो रिसीवर मध्यवर्ती-आवृत्ति एम्पलीफायर से डबल-ट्यून ट्रांसफार्मर हटाया जा सकता है

डबल-ट्यून्ड एम्पलीफायर ट्यून्ड एम्पलीफायर है जिसमें एम्पलीफायर स्टेज के मध्य ट्रांसफार्मर युग्मन होता है जिसमें प्राथमिक और माध्यमिक दोनों विंडिंग्स के प्रेरकत्व को प्रत्येक में संधारित्र के साथ भिन्न-भिन्न ट्यून किया जाता है। इस योजना के परिणामस्वरूप एकल ट्यून्ड परिपथ की तुलना में व्यापक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और तेज स्कर्ट (फ़िल्टरिंग) प्राप्त होता है।

ट्रांसफार्मर युग्मन गुणांक (इंडक्टर्स) का महत्वपूर्ण मूल्य है जिस पर एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया पासबैंड में अधिकतम समतल होती है और प्रतिध्वनि आवृत्ति पर गेन (इलेक्ट्रॉनिक्स) अधिकतम होता है। पासबैंड के केंद्र में गेन के छोटे से हानि की मान पर और भी व्यापक बैंडविड्थ प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन अधिकांशतः इससे अधिक युग्मन (ओवर-कपलिंग) का उपयोग करते हैं।

डबल-ट्यून किए गए एम्पलीफायरों के विभिन्न स्टेज के कैस्केड कनेक्शन के परिणामस्वरूप समग्र एम्पलीफायर की बैंडविड्थ में कमी आती है। डबल-ट्यून्ड एम्पलीफायर के दो स्टेज में स्टेज की 80% बैंडविड्थ होती है। डबल ट्यूनिंग का विकल्प जो बैंडविड्थ के इस हानि से बचाता है, वह है क्रमबद्ध ट्यूनिंग या स्टैगर-ट्यून किए गए एम्पलीफायरों को निर्धारित बैंडविड्थ के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है जो किसी भी एकल स्टेज की बैंडविड्थ से अधिक है। चूँकि, क्रमबद्ध ट्यूनिंग के लिए अधिक स्टेज की आवश्यकता होती है और डबल ट्यूनिंग की तुलना में कम गेन होता है।

विशिष्ट परिपथ

विशिष्ट 2-स्टेज डबल-ट्यून्ड एम्पलीफायर

दिखाए गए परिपथ में सामान्य उत्सर्जक टोपोलॉजी में एम्पलीफायर के दो स्टेज होते हैं। सभी पक्षपाती प्रतिरोधक अपने सामान्य कार्य करते हैं। पहले स्टेज का इनपुट पूर्वाग्रह को प्रभावित करने से बचने के लिए श्रृंखला संधारित्र के साथ पारंपरिक विधि से युग्मन (इलेक्ट्रॉनिक्स) है। चूँकि, कलेक्टर लोड में ट्रांसफार्मर होता है जो कैपेसिटर के अतिरिक्त इंटर-स्टेज कपलिंग के रूप में कार्य करता है। ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग्स में इंडक्शन होता है। ट्रांसफार्मर वाइंडिंग्स पर रखे गए कैपेसिटर प्रतिध्वनि परिपथ बनाते हैं जो एम्पलीफायर की ट्यूनिंग प्रदान करते हैं।

और विवरण जो इस प्रकार के एम्पलीफायर में देखा जा सकता है वह ट्रांसफार्मर वाइंडिंग पर टैप करें (ट्रांसफार्मर) की उपस्थिति है। इनका उपयोग वाइंडिंग्स के शीर्ष के अतिरिक्त ट्रांसफार्मर के इनपुट और आउटपुट कनेक्शन के लिए किया जाता है। यह प्रतिबाधा मिलान उद्देश्यों के लिए किया जाता है; द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर एम्पलीफायरों (परिपथ में दिखाए गए प्रकार) में अधिक उच्च आउटपुट विद्युत प्रतिबाधा और अधिक कम इनपुट प्रतिबाधा होती है। मोसफेट का उपयोग करके इस समस्या से बचा जा सकता है जिसमें बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा होती है।

ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग के निचले भाग और जमीन के मध्य जुड़े कैपेसिटर ट्यूनिंग का भाग नहीं बनते हैं। किन्तु, उनका उद्देश्य प्रत्यावर्ती धारा परिपथ से अवरोध पूर्वाग्रह प्रतिरोधों को पृथक करना (इलेक्ट्रॉनिक्स) है।

गुण

एकल ट्यूनिंग की तुलना में डबल ट्यूनिंग में एम्पलीफायर की बैंडविड्थ को चौड़ा करने और प्रतिक्रिया की स्कर्ट (फ़िल्टरिंग) को तेज करने का प्रभाव होता है। ट्रांसफार्मर के दोनों किनारों को ट्यून करने से युग्मित दोलन की जोड़ी बनती है जो बढ़ी हुई बैंडविड्थ का स्रोत है। एम्पलीफायर का लाभ युग्मन गुणांक, k का कार्य है, जो क्रमशः पारस्परिक प्रेरकत्व M और प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग प्रेरकत्व ।_p और L_s से संबंधित होती है

$M=k{\sqrt {L_{\mathrm {p} }L_{\mathrm {s} }}}$

युग्मन का महत्वपूर्ण मूल्य है जिस पर एम्पलीफायर का गेन प्रतिध्वनि पर अधिकतम होता है। इस महत्वपूर्ण मूल्य के नीचे, आवृत्ति प्रतिक्रिया में एकल शिखर होता है जिसमें प्रतिध्वनि पर आयाम चरम पर होता है और k घटने के साथ शिखर घटता जाता है। ऐसी प्रतिक्रिया को अयुग्मित कहा जाता है, महत्वपूर्ण युग्मन के ऊपर k के मान पर प्रतिक्रिया दो शिखरों में विभाजित होने लगती है। जैसे-जैसे k बढ़ता है यह शिखर संकीर्ण और दूर होती जाती हैं और उनके मध्य का अंतर (प्रतिध्वनि आवृत्ति पर केंद्रित) उत्तरोत्तर गहरा होता जाता है। ऐसी प्रतिक्रिया को अतियुग्मित कहा जाता है।

जैसे-जैसे k बढ़ता है ये शिखर संकीर्ण और दूर होती जाती हैं और उनके मध्य का अंतर (प्रतिध्वनि आवृत्ति पर केंद्रित) उत्तरोत्तर गहरा होता जाता है

क्रिटिकल रूप से युग्मित एम्पलीफायर की प्रतिक्रिया अधिकतम फ्लैट फ़िल्टर होती है। यह प्रतिक्रिया स्टैग्गेर ट्यून्ड एम्पलीफायर के दो स्टेज के साथ ट्रांसफार्मर के बिना भी प्राप्त की जा सकती है। कंपित ट्यूनिंग के विपरीत, डबल ट्यूनिंग सामान्यतः दोनों अनुनादकों को ही प्रतिध्वनि आवृत्ति पर ट्यून करती है। चूँकि, डिज़ाइनर छोटे डिप (सामान्यतः) की मान पर व्यापक बैंडविड्थ प्राप्त करने के लिए ओवरकपल्ड एम्पलीफायर को डिज़ाइन करना चुन सकता है 3 dB को अधिकतम करने के लिए 3 dB बैंडविड्थ) आवृत्ति प्रतिक्रिया के केंद्र में प्रयुक्त किया जाता है।

सिंक्रोनस ट्यूनिंग की तरह, डबल-ट्यून किए गए एम्पलीफायरों के अधिक स्टेज को जोड़ने से बैंडविड्थ को कम करने का प्रभाव पड़ता है। 3 dB}dB n समान स्टेज की बैंडविड्थ, एकल स्टेज की बैंडविड्थ के अंश के रूप में, लगभग दी जाती है,

${\sqrt[{4}]{2^{1/n}-1}}$

यह अभिव्यक्ति केवल छोटे भिन्नात्मक बैंडविड्थ पर प्रयुक्त होती है।

विश्लेषण

जैसा कि दिखाया गया है, परिपथ को सामान्यीकृत ट्रांसकंडक्टेंस एम्पलीफायर के साथ एम्पलीफायरों को प्रतिस्थापित करके अधिक सामान्य विधि से दर्शाया जा सकता है।

डबल-ट्यून्ड एम्पलीफायर के स्टेज और अगले स्टेज के भाग का सामान्य प्रतिनिधित्व

:जहां (स्टेज संख्या प्रत्यय को छोड़कर),

g_m एम्पलीफायरों का ट्रांसकंडक्टेंस है

G_o एम्पलीफायरों का आउटपुट चालकता है

G_i एम्पलीफायरों का इनपुट संचालन है।

सामान्यतः, डिज़ाइन प्राथमिक और माध्यमिक पक्षों पर प्रतिध्वनि आवृत्तियों और Q को समान बना देगा, जैसे कि,

$\omega _{0}=\omega _{0\mathrm {p} }={1 \over {\sqrt {L_{\mathrm {p} }C_{\mathrm {p} }}}}=\omega _{0\mathrm {s} }={1 \over {\sqrt {L_{\mathrm {s} }C_{\mathrm {s} }}}}$

और,

$Q=Q_{\mathrm {p} }={1 \over L_{\mathrm {p} }G_{\mathrm {o} }}=Q_{\mathrm {s} }={1 \over L_{\mathrm {s} }G_{\mathrm {i} }}$

जहाँ ω₀ कोणीय आवृत्ति की इकाइयों में व्यक्त प्रतिध्वनि आवृत्ति है और सबस्क्रिप्ट P और S क्रमशः ट्रांसफार्मर के प्राथमिक और माध्यमिक पक्ष पर अवयवो को संदर्भित करते हैं।

स्टेज गेन

File:Double tuned response.svg

युग्मन के विभिन्न मानों के लिए डबल-ट्यून एम्पलीफायर आवृत्ति प्रतिक्रिया

उपरोक्त धारणाओं के साथ, वोल्टेज गेन, A एम्प्लीफायर के स्टेज को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है

$A=A_{0}\ {\frac {2kQ}{\ 4Q\delta -i\left[\ 1+k^{2}Q^{2}-4Q^{2}\delta ^{2}\ \right]\ }}\ ,$

जहाँ

$\ i\$ काल्पनिक इकाई है $\left(\ i^{2}\equiv -1\ \right),$

$\ A_{0}\equiv {\frac {g_{\mathrm {m} }}{2{\sqrt {G_{\mathrm {o} }G_{\mathrm {i} }\ }}}}\$

वह अधिकतम गेन है जो स्टेज संभवतः प्रदान कर सकता है, और

$\ \delta \equiv {\frac {\ \omega -\omega _{0}\ }{\omega _{0}}}\$

आवृत्ति को प्रतिध्वनि आवृत्ति से भिन्नात्मक आवृत्ति विचलन के रूप में व्यक्त किया जाता है।

चरम आवृत्ति

क्रिटिकल युग्मन से कम होने पर, प्रतिध्वनि पर होने वाली प्रतिक्रिया में शिखर होता है। महत्वपूर्ण युग्मन के ऊपर, द्वारा दी गई आवृत्तियों पर दो शिखर हैं

$\delta _{\mathrm {H} },\delta _{\mathrm {L} }=\pm {1 \over 2Q}{\sqrt {k^{2}Q^{2}-1}}$

जहाँ δ_L और δ_H क्रमशः शिखर की निम्न और उच्च आवृत्तियों को भिन्नात्मक विचलन के रूप में व्यक्त किया जाता है।

महत्वपूर्ण युग्मन या उससे ऊपर के साथ, शिखर एम्पलीफायर से उपलब्ध अधिकतम गेन तक पहुंचते हैं।

क्रिटिकल कपलिंग

क्रिटिकल युग्मन तब होता है जब दो शिखर संयोग से होते हैं। तभी

$k^{2}Q^{2}-1=0$

या

$k={1 \over Q}$

ग्रन्थसूची

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