Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Основные параметры системы АРУ





Амплитудный ограничитель.

Недостатком рассмотренной схемы частотного детектора является необходимость в предварительном ограничении амплитуды напряжения, подаваемого на вход детектора, поскольку его выходное напряжение зависит не только от девиации частоты входного сигнала, но и от амплитуды этого сигнала. Для устранения этого влияния используются амплитудные ограничители. Качество ограничителя характеризует его амплитудная характеристика (рис. 16.1).

Рис.16.1. Амплитудная характеристика ограничителя.

Наиболее простой является схема диодного ограничителя (рис.16.2).

Рис. 16.2. Схема диодного амплитудного ограничителя.

Пока амплитуда напряжения на контуре не превышает величины диоды заперты и не шунтируют контур. При превышении амплитуды сигнала над диоды открываются, их сопротивления шунтируют контур и напряжение на выходе ограничивается.

Разновидностью диодного ограничителя является динамический подавитель амплитудной модуляции (рис.16.3).

Рис. 16.3. Динамический подавитель амплитудной модуляции.

Здесь в цепи диодов включены элементы с постоянной времени значительно большей времени изменения амплитуды сигнала. В результате детектирования сигнала на диодах устанавливается напряжение , где - среднее значение амплитуды напряжения на контуре. Благодаря большой постоянной времени напряжение остается практически постоянным, поэтому при изменении амплитуды входного сигнала меняется угол отсечки тока диодов и их сопротивление.

В результате контур шунтируется и напряжение на нем изменяется незначительно относительно среднего значения.

17. Частотно-фазовый ограничитель.

Одна из схем частотно-фазового детектора, реализующая этот принцип и соответствующие диаграммы работы приведены на рис.17.1.



На транзисторе VT выполнен усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Амплитудные детекторы реализованы на диодах и . Оба контура настроены на промежуточную частоту. Дроссель по высокой частоте включен параллельно контуру . Это следует из того, один конец дросселя подключен к контуру через конденсатор связи , а другой через и . Сопротивление этих конденсаторов на промежуточной частоте пренебрежимо мало, поэтому напряжение на дросселе равно напряжению на первичном контуре и принято в качестве опорного.

Принцип работы частотно-фазового детектора можно проиллюстрировать с помощью векторных диаграмм напряжений, действующих на вторичном контуре и на диодах. За основу взят вектор напряжения на первичном контуре. Ток в катушке отстает по фазе от напряжения на . Этот ток наводит в катушке второго контура, где , где противофазно напряжению . Под действием в контуре возникает ток , который при резонансе совпадает с по фазе. Этот ток создает на катушке напряжение опережающее по фазе ток на . Поэтому на резонансной частоте и сдвинуты по фазе на . Если частота сигнала выше резонансной сопротивление контура имеет индуктивный характер и ток

 

 

Рис. 17.1. Схема частотно-фазового детектора и векторные диаграммы, поясняющие его работу.

отстает от ЭДС на некоторый угол . Напряжение по-прежнему опережает на и поэтому сдвинуто относительно на угол больший . Если мгновенное значение частоты сигнала ниже резонансной, сопротивление контура имеет емкостной характер и ток опережает . Таким образом, изменение частоты преобразуется в изменение фазового сдвига между напряжениями на первом и втором контурах. Эти напряжения подаются на диоды фазового детектора. Как уже было сказано ранее напряжение здесь играет роль опорного и приложено к диодам синфазно. Напряжение приложено к диодам противофазно. На каждом из диодов напряжение равно геометрической сумме напряжений первого контура и половины напряжения второго контура, т.е.

Напряжение на выходе определяется разностью этих напряжений

где - коэффициент передачи детектора. При отсутствии модуляции и . Детекторная характеристика такого детектора аналогично характеристике двухконтурного детектора (см. рис. 3).

Недостатком рассмотренной схемы частотного детектора является необходимость в предварительном ограничении амплитуды напряжения, подаваемого на вход детектора, поскольку его выходное напряжение зависит не только от девиации частоты входного сигнала, но и от амплитуды этого сигнала. Для устранения этого влияния используются амплитудные ограничители.

Дробный детектор.

Дробный детектор (детектор отношений), кроме детектирования ЧМ колебаний, подавляет паразитную АМ. Это происходит из-за того, что при увеличении напряжений на диодах уменьшаются коэффициенты передачи и входные сопротивления детекторов. Рассмотрим схему частотного детектора – детектора отношений (рис.18.1).

Рис. 18.1. Принципиальная схема детектора отношений.

Колебательные контуры 1 и 2 образуют полосовой фильтр. Катушка индуктивности L имеет сильную связь с контуром 1. Напряжение на катушке совпадает с напряжением на первом контуре и равно ему

Постоянная времени фильтра выбирается большой за счёт этого суммарное напряжение на конденсаторах и с течением времени остаётся почти постоянными:

При изменении частоты изменяется отношение

(отсюда и название схемы). Напряжение на каждом конденсаторе будет зависеть от величины импульсного тока, заряжающего его, и будет тем больше, чем больше напряжение на диоде.

Рассмотрим изменение напряжения на диодах при изменении несущей частоты на векторных диаграммах. Векторные диаграммы построены в предположении, что амплитуда напряжения на первом контуре постоянна в пределах его полосы пропускания. Поэтому расположение векторов

для разных частот одинаково. При изменении частоты радиосигнала изменяется разность фаз между ЭДС и током во втором контуре (рис.18.2). При разность фаз равна нулю и напряжения на диодах и конденсаторах равны. В этом случае

 

Рис. 18.2. Векторные диаграммы напряжений для схемы дробного ЧМ детектора.

напряжение на выходе детектора отсутствует. При изменении частоты ЧМ сигнала по некоторому закону напряжения на конденсаторах будут разными и закон изменения напряжения на выходе детектора будет соответствовать закону изменения частоты ЧМ сигнала. Довольно часто применяются частотные детекторы, в которых преобразование девиации частоты в девиацию фазы осуществляется в простом одиночном контуре. Затем исходное и сдвинутое по фазе ЧМ колебания преобразуются в прямоугольные колебания и подаются на схему совпадения («детектор произведения», или перемножитель). На выходе перемножителя получаются прямоугольные импульсы, длительность которых изменяется пропорционально углу фазового сдвига и, следовательно, девиации ЧМ колебания.

Современная схемотехника позволяет строить ЧМ детекторы вообще без катушек индуктивности. Для этого используется опорный гетеродин, вырабатывающий стабильные прямоугольные колебания. Колебания от гетеродина и исходный ЧМ сигнал, также преобразованный в прямоугольные колебания, подаются на фазовый детектор (перемножитель). В результате достигается тот же эффект, что и в описанном выше частотном детекторе.

Еще пример. Симметричная схема детектора отношений имеет вид

В этой схеме сумма напряжений на конденсаторах С1 и С2 постоянна, а их отношение изменяется пропорционально отклонению частоты сигнала Df. Поэтому такой детектор называется детектором отношений. Подавление паразитной АМ осуществляется за счет включения конденсатора С4 большой емкости, которая поддерживает постоянной сумму напряжений на конденсаторах С1 и С2.

Фазовые детекторы.

В фазовом детекторе напряжение сигнала uc и опорное напряжение uоп последовательно складываются, а сумма напряжений подается на амплитудный детектор. Как известно, при сложении двух синусоиденных напряжений одинаковой частоты амплитуда суммарного напряжения зависит от сдвига фаз .

Таким образом, выходное напряжение оказывается промодулированным по амплитуде по закону изменения фазы между опорным напряжением и напряжением сигнала. (рис. 4б.). Далее это напряжение детектируется обычным амплитудным детектором (рис. 4в). В пределах небольшого участка АВ (рис. 4г.) детекторная характеристика близка к линейной. Несколько расширить линейный участок характеристики и сделать ее симметричной относительно нулевой линии позволяют балансные фазовые детекторы (рис. 19.1, д.). Полярность выходного напряжения в таких детекторах зависит от знака отклонения фазы (а соответственно и частоты) (рис.19.1, е). Степень линейности характеристики зависит от соотношения амплитуд и . Наилучшая линейность достигается при = . Коэффициент передачи и входное сопротивление фазового детектора можно увеличить, если вместо диодов применить транзисторы. На рис. 19.2 приведена схема балансного детектора на полевых транзисторах, работающих в ключевом режиме.

 

 

Рис. 19.1. Схемы и характеристики фазовых детекторов.

 

 

Рис.19.2. Фазовый детектор на полевых транзисторах.

На стоки транзисторов в одинаковой фазе подается опорное напряжение . Оно должно быть достаточно большим, чтобы в один из полупериодов транзистор мог быть полностью открыт. Входное напряжение подается противофазно на затворы транзисторов. Напряжение на выходе изменяется в зависимости от фазового сдвига между и .

Детектор может быть выполнен на балансном усилителе, который входит в состав многих микросхем. Один из возможных вариантов схемы приведен на рис.6. На детектор подается сигнал и опорное напряжение . Напряжение сигнала поступает на базы транзисторов с противоположными фазами, а опорное напряжение - синфазно, вызывая одинаковое изменение крутизны транзисторов. Поэтому токи транзисторов взаимно противофазны, т.е. .

Напряжение на выходе создается разностью постоянных составляющих этих токов .

Рис. 19.3. Схема фазового детектора на балансном усилителе.

Чтобы получить детекторную характеристику типа приведенной на рис. 19.1,е необходимо повернуть опорный сигнал по фазе на относительно входного сигнала, а в цепи входного сигнала иметь линейную фазосдвигающую цепь, которая будет обеспечивать изменение фазы сигнала при изменении частоты. Структура такого частотного детектор приведена на рис. 19.4. Для поворота фазы входного сигнала на угол можно использовать широкополосный аналоговый фазовращатель.

Рис.19.4. Обобщенная схема частотного детектора с преобразованием частотной модуляции в фазовую.

 

В качестве фазосдвигающей цепи можно использовать избирательную цепь, например, параллельный колебательный контур, АЧХ и ФЧХ которого приведены на рис.19.5.

Рис. 19.5. Нормированные амплитудная и фазочастотная характеристики избирательного контура.

Если начальный сдвиг фаз будет равен , то детекторная характеристика будет проходить через ноль. Мгновенная разность фаз ЧМ сигнала на входе и выходе избирательного контура определяется по его фазочастотной характеристике. Эта характеристика имеет близкий к линейному участок в области частотных расстроек близких к нулю и следовательно может быть использована для преобразования входного ЧМ сигнала в колебание, модулированное по фазе. Однако, при этом будет присутствовать и сопутствующая амплитудная модуляция. Для ее устранения перед фазовым детектором включают амплитудный ограничитель.

 

 

Импульсные детекторы.

В радиоприёмных устройствах импульсных радиосигналов для детектирования используются схемы ранее рассмотренных амплитудных детекторов. Однако схемы отличаются параметрами элементов. Детектор импульсных радиосигналов осуществляет либо выделение огибающей каждого входного радиоимпульса, либо выделение огибающей пачки радиоимпульсов. В первом случае на выходе детектора формируются импульсы постоянного тока (видеоимпульсы). Такой детектор называют импульсным. Во втором случае пачка радиоимпульсов преобразуется в постоянное напряжение, форма которого повторяет форму огибающей пачки, т. к. выходное напряжение в этом случае пропорционально максимальному (пиковому) значению амплитуды импульсной последовательности, детектор называют пиковым. Характер преобразования радиосигнала в импульсном детекторе показан на рис. 20.1.

Рис. 20.1. Характер преобразования радиосигнала в импульсном детекторе.

Входным радиоимпульсам на выходе детектора соответствуют видеоимпульсы. Выходное напряжение в паузе должно спадать до нуля. Основным требованием к импульсному детектору является обеспечение наибольшего соответствия формы видеоимпульсов на выходе детектора форме огибающей радиоимпульса на его входе. Выполнение этого требования определяется параметрами схемы детектора, в основном величинами ёмкости С и резистора R, а также сопротивлением диода в прямом включении и его ёмкостью.

Выходной видеоимпульс нарастает не мгновенно (рис. 20.2), его время нарастания определяется величинами ёмкости С и сопротивлением диода Rд. Чем они меньше, тем меньше время установления tУС. Спад видеоимпульса происходит по экспоненте разряда ёмкости С через сопротивление R

С точки зрения уменьшения t, R и С следует брать как можно меньше. Но для уменьшения пульсаций ВЧ в выходном сигнале постоянную времени τ= RC следует выбирать значительно больше Тω RC= 10Тω . Время, за которое выходное напряжение вырастет от 0,1UВЫХ МАКС до 0,9UВЫХ МАКС, называется временем установления tУС. Время, за которое выходное напряжение уменьшается от 0,9*UВЫХ МАКС до 0,1*UВЫХ МАКС , называется временем спада tС.

Рис. 20.1. Выходной видеоимпульс.

Одним из важных требований к детектору является обеспечение наименьшей величины напряжения высокой частоты на его выходе. Это требование выполняется за счёт ёмкостного делителя, состоящего из ёмкости диода Сд и ёмкости С. Коэффициент фильтрации КФ определяется отношением ёмкостей Сд и С

С целью обеспечения малого коэффициента фильтрации и малой доли ВЧ напряжения на выходе детектора в амплитудных детекторах применяют точечные диоды с малыми собственными емкостями. Если фильтрация ВЧ составляющей за счёт делителя оказывается недостаточной, на выходе детектора перед нагрузкой ставят дроссель. Детектирование пачки радиоимпульсов может осуществляться двумя способами: однократным и двукратным детектированием. При однократном детектировании последовательность радиоимпульсов, модулированная по амплитуде, с помощью пикового детектора радиоимпульсов преобразуется непосредственно в выходное напряжение UВЫХ, повторяющее форму огибающей (рис. 20.3).

Рис. 20.3. Однократное детектирование.

При двукратном детектировании последовательность входных радиоимпульсов сначала преобразуется импульсным детектором в видеоимпульсы, амплитуды которых сохраняют закон модуляции. Затем после усиления видеоимпульсов огибающая их амплитуд выделяется пиковым детектором видеоимпульсов (20.4).

Рис. 20.4. Выделение огибающей.

Двукратное детектирование даёт возможность усиления сигнала на видеочастотах, что проще усиления на постоянном токе или на очень низкой частоте. Пиковый детектор аналогичен схеме импульсного детектора. При действии на входе первого радиоимпульса пачки на нагрузке устанавливается напряжение UВЫХ ≈ Uтω. В промежутке между импульсами диод запирается напряжением на ёмкости С, а конденсатор С медленно разряжается через резистор R, так чтобы к моменту прихода следующего радиоимпульса напряжение на конденсаторе уменьшалась незначительно (20.5). Если за время ТП напряжение на ёмкости уменьшается до 0,9Uтω, что соответствует RC≥10 ТП, можно считать UВЫХ постоянным.

Рис. 20.5. Работа пикового детектора.


21.Автоматическая регулировка усиления

Поскольку передающие станции имеют разные мощности и расположены на разном расстоянии от приемника, то условия в месте приема могут сильно различаться. Кроме того, на напряженность электромагнитного поля в месте приема существенное влияние оказывают условия прохождения радиоволн. Поэтому диапазон возможных уровней сигналов, поступающих на вход радиоприемника, очень широк и может достигать 100-120 дБ. При большом уровне усиления в приемнике сильные сигналы будут перегружать усилительный тракт, что сопровождается заметными нелинейными искажениями. Если снизить усиление, то становится невозможным прием слабых сигналов. Поэтому с целью обеспечения приема сигналов с широким динамическим диапазоном, а также для сохранения уровня выходного сигнала приемника при приеме одной станции в нем предусматривается автоматическая регулировка усиления (АРУ).

Задача АРУ состоит в изменении усиления радиотракта в зависимости от уровня входного сигнала. При увеличении входного сигнала коэффициент усиления должен уменьшаться и наоборот. Обычно не требуется строгого постоянства выходного напряжения радиотракта и для упрощения конструкции регулятора допускают некоторое изменение напряжения при условии, что при этом не будет заметного искажения сигнала. Такую зависимость отображает кривая 1 на рис. 21.1.

 

Рис.21.1. Характеристики различных систем АРУ.

Сигналы, напряжение которых на выходе усилителя приемника менее Uвхmin не могут быть нормально приняты, так как будут искажены шумами. Поэтому увеличение усиления левее точки «А» (участок 2) лишено смысла, т.к. чем меньше сигнал, тем хуже соотношение сигнал-шум. В связи с этим при входном сигнале меньшим Uвхmin система АРУ обычно отключается. Коэффициент усиления К левее точки «А» в этом случае будут оставаться постоянным (участок 3). Другими словами, включение АРУ «задерживается» до достижения входным напряжением значения Uвхmin . Такая система называется «задержанный» АРУ»

В процессе перестройки приемника с АРУ с одной станции на другую, когда сигнал на входе приемника отсутствует, коэффициент усиления максимален и поэтому максимально усиливаются собственные шумы и внешние помехи. В связи с этим цель АРУ изменяют так, чтобы коэффициент усиления, левее точки «А» понижался (участок 4). Такая АРУ называется бесшумной. Для изменения коэффициента усиления приемника в цепи АРУ должно быть получено регулирующее напряжение, которое будет воздействовать на регулируемые каскады. Поскольку действия АРУ зависит от напряжения сигнала, наиболее простой способ получения регулирующего сигнала состоит в использовании выпрямленного напряжения принимаемого сигнала.

В процессе приема амплитуда сигнала на входе приемника может изменяться по двум причинам:

1) при приеме амплитудно-модулированных сигналов;

2) из-за замираний в каналах прохождения.

Цепь АРУ должна устранять влияние только второго фильтра, но не должна реагировать на полезные изменения амплитуды АМ сигнала. Это обеспечивается путем правильного выборы постоянной времени фильтра АРУ. В качестве фильтра обычно используются простые RC цепи.

Итак, в общем случае цепь АРУ должна содержать следующие элементы:

- каскады УРЧ или УПЧ в радио тракте приемника, приспособленные для регулировки усиления;

- детектор для получения регулирующего напряжения;

- цепь, обеспечивающую пороговое напряжение для получения АРУ с задержкой;

- фильтр нижних частот для подавления переменных составляющих модулированного напряжения.

Методы регулирования АРУ.

Автоматическая регулировка усиления в радиоприёмниках обычно осуществляется в тракте промежуточной частоты. Она предназначена для поддержания постоянства уровня сигнала на выходе УПЧ, необходимого для нормальной работы выходных устройств приёмника. Уровень сигнала на входе приёмника изменяется в широких пределах. АРУ должна обеспечить минимальный коэффициент усиления радиоприёмника при максимальном уровне сигнала на его входе, и наоборот; максимальный коэффициент усиления при минимальном уровне сигнала на входе. Таким образом, система АРУ должна иметь устройство, напряжение Ерег на выходе которого зависит от уровня сигнала в радиотракте приёмника. Таким устройством может служить амплитудный детектор, который выдаёт выпрямленное напряжение, пропорциональное уровню сигнала в радиотракте. Напряжение Ерег, подаваемое на усилительные каскады, изменяет соответствующим образом их коэффициент усиления. Устройство АРУ включает в себя: детектор АРУ, фильтр, устраняющий действие АРУ на быстрые изменения уровня ВЧ сигнала под действием модуляции сигналом передаваемой информации, и регулируемые усилители. В зависимости от способа подачи регулируемого напряжения Uрег АРУ подразделяются на обратные, прямые и комбинированные.

Схема обратной АРУ.

В этой схеме (рис. 22.1) напряжение регулировки Ерег получают из напряжения Uвых регулируемого усилителя.

Рис. 22.1. Схема обратной АРУ [1].

Напряжение Ерег подаётся со стороны выхода в направлении входа усилителя, что обусловило название этого вида АРУ. Схема АРУ, которая состоит только из детектора и фильтра, называется простой АРУ. В цепь АРУ может включаться усилитель до или после детектора. Усилитель до детектора АРУ − это УПЧ, после детектора − УПТ. В высококачественных радиоприёмниках усилитель иногда включают и до, и после детектора. При наличии в цепи АРУ усилителя АРУ называют усиленной. Недостаток простых схем АРУ состоит в том, что коэффициент усиления радиотракта приёмника уменьшается и при приёме сигналов малого уровня. Для устранения этого недостатка используют АРУ с задержкой, в которой система АРУ начинает действовать, когда напряжение Uвх превышает пороговое Uпор; при этом слабые сигналы системой АРУ не ослабляются (рис. 22.2).

Рис. 22.2. Зависимость входного сигнала от выходного для различных типов АРУ [1].

По мере увеличения коэффициента усиления в цепи АРУ характеристика её приближается к идеальной. Особенностью обратной АРУ является то, что она не позволяет получить идеальную характеристику АРУ. К ней можно только приблизиться, увеличивая усиление в цепи АРУ. Обратная АРУ не может быть идеальной, поскольку для её работы принципиально необходимо приращение выходного напряжения ΔUвых.

 

Схема прямой АРУ (рис. 22.3).

В этой схеме цепь АРУ подключается к входу регулируемого усилителя, напряжение регулировки Ерег получается в результате детектирования Uвх. При увеличении Uвх напряжение на выходе детектора АРУ возрастает, при этом увеличивается Ерег, что вызывает уменьшение коэффициента усиления усилителя. Напряжение Uвых = К0Uвх . Чтобы Uвых оставалось постоянным при увеличении Uвх , пропорционально должен уменьшаться К0.

Рис. 22.3, 4. Схема прямой АРУ и её характеристика регулировки [1].

Прямая АРУ позволяет получить идеальную характеристику регулировки (рис.22.4), но практически этого добиться не удается. Этой АРУ свойственны недостатки, основной из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный усилитель с большим коэффициентом усиления. Если принять Ерег = 0,1 – 1 В, Uвх = 10 – 100 мкВ, то усилитель в цепи АРУ должен иметь усиление К = 104 – 105, т. е. практически такое же, как и в основном тракте приёма. Прямая АРУ имеет низкую стабильность, она подвержена действию различных дестабилизирующих факторов. Если, например, из-за изменения температуры или напряжения источника питания коэффициент усиления регулируемого усилителя увеличивается, то характеристика АРУ из идеальной превратится в характеристику с нарастающим Uвых. Рациональным использованием преимуществ обоих схем АРУ (стабильность обратной АРУ и возможность получить идеальную характеристику в прямой АРУ) является применение схемы комбинированной АРУ (рис. 22.5).

Рис. 22.5. Схема комбинированной АРУ[1].

Для первого усилителя – это обратная, а для второго – прямая АРУ. Основная регулировка происходит в первом усилителе, он, как правило, содержит несколько регулируемых каскадов. Второй регулируемый усилитель обычно однокаскадный, его основная задача – несколько скомпенсировать возрастание напряжения на выходе первого усилителя. АРУ приёмников импульсных сигналов (рис. 22.6).

Рис. 22.6. АРУ приёмников импульсных сигналов [1].

Следует помнить, что выработка управляющего напряжения в сети АРУ из-за наличия в ней инерционных звеньев (в частности ФНЧ) происходит с некоторой задержкой. Поэтому постоянная времени фильтра должна быть согласованна с частотой следования импульсов. АРУ можно выполнить и по обычной схеме без стробирования. Но в этом случае от АРУ требуется высокое быстродействие, которое обеспечивается малой постоянной времени фильтра (10-4 – 10-6) сек. Следствием этого может быть самовозбуждение приемника. Поэтому цепью АРУ нельзя охватывать более чем один каскад. Для получения достаточной эффективности регулировку приходиться осуществлять в нескольких каскадах самостоятельными цепями (рис. 22.7). Такие АРУ называются многопетлевыми.

 

Рис. 22.7. Структура многопетлевой АРУ.

 

В ряде специальных приемников, например, радиолокационных, применяют программные АРУ (ПАРУ). После посылки зондирующего импульса на вход приемника может поступить несколько импульсов, отраженных от объектов, расположенных на разном расстоянии от локатора. Чем ближе объект, тем ближе к зондирующему расположен отраженный импульс и тем больше его амплитуда. Если усиление радиотракта выбирать исходя из обеспечения приема более слабых сигналов, то импульсы от близких объектов приведут к перегрузке каскадов приемника и система защиты закроет его вход. Приемник потеряет способность принимать сигналы. Чтобы этого не было, необходимо изменять коэффициент усиления радиотракта по определенному закону (рис. 22.8).

Рис. 22.8 Закон изменения коэффициента усиления пр-ка с ПАРУ.

 

Об эффективности АРУ можно судить по характеристике, изображающей зависимость входного напряжения регулируемого усилителя от напряжения на входе приемника (рис. 22.9)

 

Рис. 22.9. Характеристика усилителя с АРУ.

 

Поскольку значения входного напряжения обычно изменяются в очень широких пределах их наносят в логарифмическом масштабе. Как известно, коэффициент усиления резонансного усилителя описывается выражением

Принципиально менять К0 можно изменением любой величины, входящей в эту формулу. Наиболее распространенным способом является воздействие на крутизну S усилительных приборов. Но этот способ сопряжен с некоторым изменением резонансной частоты и формы частотной характеристики усилительного каскада, поскольку при изменении напряжения, например, на электродах транзистора, изменяются его входное и выходное сопротивления. Активная составляющая этих сопротивлений, вносимая в колебательный контур, влияет на его добротность, а реактивная – на резонансную частоту.

Основным показателем цепи с регулируемым коэффициентом усиления служит коэффициент регулирования γ, равный отношению максимального коэффициента к минимальному:

Если обозначить

и

 

то с учетом того, что в приемнике с АРУ

, ,

Какова должна быть величина коэффициента γ? Если, например, приемник должен принимать сигналы с Uвхmin=1мкВ, а при настройке на ближайшую мощную станцию должен обеспечивать прием без искажений сигнала Uвхmax=20мВ, то

Пусть при этом допустимый коэффициент изменения напряжения на выходе β=2. Тогда получим . В одном усилительном каскаде сложно получить изменение коэффициента усиления более чем в несколько десятков раз. При более значительных изменениях появляются заметные нелинейные искажения. Поэтому регулирование осуществляют в нескольких каскадах, расположенных ближе к входу усилительного тракта, где сигналы еще малы.

Как уже было сказано, проще всего менять коэффициент усиления можно путем изменения крутизны электронного прибора. Для этого надо менять напряжение смещения на управляющем электроде. Если усилитель транзисторный, то регулирующее напряжение подается в цепь эмиттера или базы (рис. 22.10). В схеме на рис. 22.10 (а) напряжение смещения на транзисторе Uбэ=U0 – Eрег . По мере увеличения Eрег напряжение Uбэ уменьшается, что влечет за собой уменьшения тока Iко и крутизны S. Регулирующая цепь должна обеспечивать ток примерно равный Iэо. Если регулируется n каскадов, то ток регулировки и он должен быть достаточно большим.

а) б)

в) г)

 

Рис.22.10. Способы подачи Eрег на транзисторные усилители.

 

В схеме на рис.7б напряжение Eрег подается в цепь базы. При этом ток регулирования должен быть соизмерим с током базового делителя, который существенно меньше Iэо. Однако эта схема менее стабильна в работе, поскольку в ней отсутствует резистор в цепи эмиттера. Включение Rэ приводит к уменьшению эффективности регулировки, так как он обеспечивает стабилизацию не только при изменении температуры, но и при изменении Eрег. В схеме 7в регулирующее напряжение подается в цепь базы через фильтр АРУ. В усилителе по схеме 7г регулирующее напряжение вызывает перераспределения тока транзистора VT1 между VT2 и VT3.

С увеличением тока в VT2 ток в VT3 уменьшается и наоборот. С уменьшением части тока, ответвляющейся в VT3 уменьшается и переменная составляющая сигнала, что равносильно уменьшению крутизны S.

Регулирование коэффициента усиления каскада можно осуществлять и путем изменения Rэкв. Делается это различными способами. Два возможных варианта приведены на рис. 22.11.

 

а) б)

 

Рис. 22.11. Регулирование усиления путем изменения Rэкв.

 

В схеме 8а при Eрег˃Uк диод закрыт и контур не шунтируется. При Eрег˂Uк диод открывается и начинает шунтировать контур, что приводит к уменьшению Rэ, а следовательно и К0. Однако при этом уменьшается и добротность контура, что приводит к изменению полосы пропускания усилителя. В схеме 8б в качестве регулирующего резистора используется полевой транзистор.

Коэффициент усиления можно изменять и путем изменения коэффициентов n1, n2. Для этого между усилительными каскадами включается регулируемый аттюнеатор. На рис.9а приведена схема регулируемого делителя на диодах, а на рис. 22.12 (б) роль делителя выполняет полевой транзистор.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.