темах АРУ без задержки называемых также простыми системами АРУ регулирование усиления происходит во всем д
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Лекция 20 Схемы автоматической регулировки усиления радиоприемного устройства
1. Схема АРУ с задержкой
2. Схема АРУ с изменением крутизны усиления транзисторов
3. Схема АРУ с управляемыми делителям напряжения
Вопрос 1. Схема АРУ с задержкой
В зависимости от уровня сигнала, при котором начинается регулирование усиления, различают системы АРУ с задержкой и без задержки. В системах АРУ без задержки, называемых также простыми системами АРУ, регулирование усиления происходит во всем динамическом диапазоне принимаемых сигналов отUвх.миндо Uвх.макс . Между тем при малых сигналах, когда полезный сигнал на выходе приемника из-за своей малости в значительной степени маскируется шумами, ограничивать усиление, а значит, а снижать уровень выходного сигнала нецелесообразно. С этой точки зрения предпочтительными являются системы АРУ с задержкой, в которых регулирование усиления начинается лишь с некоторого уровня входного сигнала, называемого порогом срабатывания системы АРУ. До достижения порога срабатывания усиление происходит без регулирования. Регулировка же усиления начинается по достижении входным напряжением порога срабатываний АРУ.
В процессе перестройки приемника с одной станции на другую, когда полезный сигнал на входе отсутствует, приемник усиливает собственные шумы и внешние помехи. Поэтому систему АРУ иногда модернизируют так, чтобы при сигнале, меньшем чувствительности приемника, усилительный тракт запирался системой АРУ. В этом случае настройка приемника будет бесшумной и поэтому система АРУ, обеспечивающая такую настройку приемника, называется бесшумной.
На рисунке 1.3,а—г показаны амплитудные характеристики приемника без АРУ, с простой АРУ, АРУ с задержкой и бесшумной АРУ с задержкой. Следует отметить, что в приемнике с просто АРУ можно объединить функции детектора сигнала и детектор АРУ.
Uвых
Uвых
Uвых
Uвых
Uвх
Uвх
Uвх
Uвх
Uвх пор
Uвх пор
а)
б)
в)
г)
Рисунок 1.3 –Амплитудные характеристики приемников:
а – без АРУ; б – с простой АРУ; в –С АРУ С задержкой; г – с бесшумной АРУ с задержкой
Большое влияние на качество регулирования усиления оказывают параметры фильтра в системе АРУ. При неблагоприятном сдвиге фаз регулирующего напряжения возможно самовозбуждение регулируемого каскада. Для исключения опасности самовозбуждения системы АРУ используют однозвенныеRC-фильтры. Как известно, в таком фильтре переходный процесс, обусловленный скачком напряжения на входе, имеет апериодический экспоненциально убывающий характер в отличие от переходных процессов в более сложных цепях, в которых он может быть колебательным, что повышает опасность самовозбуждения.
В случае использования в качестве детектора АРУ основного детектора приемника возникают противоречия между требованиями к фильтру основного детектора и к фильтру детектора АРУ. Для того чтобы система АРУ не уменьшала усиление при изменении напряжения сигнала, вызванного его АМ, т.е. не вызывала демодуляцию сигнала, необходимо постоянную времени фильтра детектора АРУ выбирать значительно больше максимального периода модуляции сигнала. Однако при такой постоянной времени фильтра основного детектора возникнут искажения, по этому при совмещении функций основного детектора с функциями детектора АРУ необходимо предусмотреть раздельные фильтрующие цепи для основного сигнала и для системы АРУ, например так, как показано на рисунке1.4. На этом рисунке элементыRн, Сн являются нагрузкой детектора, а элементыRф, Сф— фильтром АРУ. Параметры элементовRн,Сн выбирают в соответствие с условиями. Постоянная времени фильтра АРУ для предотвращения демодуляции должна удовлетворять условию RфСф »Tмакс= 2π/Ωмин . Но при слишком большой постоянной времени фильтра АРУ напряжение на его выходе не будет успевать за быстрыми изменениями амплитуды, сигнала, вызванными, например, изменением условий распространения радиоволн. Поэтому постоянная времени фильтра АРУ сверху ограничена минимальным периодом затухания сигнала
Тзат.мин, т.е. RфСф˂Тзат.мин
Рисунок 1.4 – Пример схемы с совмещенными детекторами сигнала и АРУ
ф
у
Выход
УПЧ3
д
УПЧ2
д
у
ф
УПЧ1
д
у
ф
Вход
Рисунок 1.5 – Многопетлеваябыстродействующая АРУ для приемника импульсных сигналов
Практически постоянную времени фильтра АРУ выбирают зля радиовещательных приемников в пределах 0,02...0,2 с, а в профессиональных приемниках для телеграфной связи — в пределах; 0,1... 10 с. В профессиональных приемниках иногда предусматривают возможность переключения элементов фильтра АРУ для получения различных постоянных времени.
Свойства системы АРУ во многом определяются параметром, называемым петлевого усиленияКП, который определяется по формуле
КП=SpKBKyUm
где Кп— коэффициент передачи выпрямителя АРУ; Ку— коэффициент усиления усилителя АРУ;Um — амплитуда входного сигнала системы АРУ; SP —крутизна регулировочной характеристики системы АРУ.
Для повышения эффективности системы АРУ следует повышать петлевое усиление. При этом увеличивается скорость установления переходных процессов в системе АРУ, а также уменьшается степень изменения выходного напряжения при изменении входного, однако при увеличении петлевого усиления повышается опасность самовозбуждения.
Некоторые особенности имеет автоматическое регулирование усиления в приемниках импульсных сигналов. Эти особенности обусловлены тем, что от АРУ приемника импульсных сигналов требуется высокое быстродействие, которое обеспечивается малой постоянной времени фильтра. В системе быстродействующей АРУ постоянная времени фильтра лежит в пределах 10-6... 10-4с. Следствием малой постоянной времени фильтра является возможность самовозбуждения приемника. Поэтому цепью быстродействующей АРУ можно охватывать не более одного каскада УПЧ. Для получения достаточной эффективности регулировку производят в нескольких каскадах УПЧ самостоятельными цепями регулирования. При этом в каждой петле АРУ не требуется большого петлевого усиления, вследствие чего снижается вероятность самовозбуждения. Такие системы АРУ называются многопетлевыми (рисунок 1.5).
Быстродействующая АРУ используется также для борьбы с импульсными помехами кратковременным запиранием приемника на время действия импульсной помехи.
Пример простой АРУ с совмещенными детекторами сигнала и АРУ был рассмотрен ранее (рисунок 1.4). Взяв ее схему за основу, можно реализовать АРУ с задержкой. Пример такой реализации показан на рисунке 2.1.
В этой системе АРУ регулирование коэффициента усиления УПЧ будет происходить лишь после того, как регулировочное напряжение превысит напряжение стабилизации стабилитронаVD2. До этого момента регулировочное напряжение равно нулю. После открытия стабилитрона регулировочное напряжение Upбудет равно разности напряжений на выходе фильтра АРУ Uвых и напряжения стабилизации стабилитронаUcт, т. е.UP=Uвых—Ucт.Напряжение стабилизации стабилитрона должно соответствовать требуемому напряжению задержки. В рассмотренной схеме резистор Rнеобходим для обеспечения режима работы стабилитрона VD2.Остальные элементы выполняют свои обычные функции.
В простых системах АРУ, где не предъявляются жесткие требования к напряжению задержки и его стабильности, вместо стабилитрона можно использовать кремниевый диод, поскольку он открывается лишь после того, как напряжение на нем превысит 0,05... 0,15 В. Это напряжение и будет напряжением задержки.
Вопрос 2. Схема АРУ с изменением крутизны усиления транзисторов
Регулировка коэффициента усиления усилителей часто осуществляется изменением крутизны усиления усилительных приборов. Один из вариантов такой АРУ в транзисторном приемнике показан на рисунке 2.2. Регулировка усиления в этой системе достигается изменением крутизны усиления транзисторов VT1и VT 2 ,на которых собраны два каскада УПЧ, при изменении режимов работы этих транзисторов. На транзисторе VT3 собранколлекторный детектор АРУ, нагрузкой которого является цепочка R10 C10, а элементы R13 C11 выполняют функции фильтра АРУ.
Рисунок 1.1 – Схема АРУ с задержкой
Рисунок 2.2 – Схема АРУ с изменением крутизны усиления транзисторов
Исходное напряжение смещения и термостабилизации транзисторовVT1иVT2обеспечивается делителями напряжения соответственноR10R13R3R1R2R4иR10R13R7R5R6R8.Подачей отрицательного напряжения смещения на эмиттер транзистора VT3обеспечивается режим работы АРУ с задержкой.Это объясняется тем, что детектор АРУ будет закрыт, пока напряжение на транзистораVT3не превысит порога срабатывания, определяемого напряжением на резистореR11.Как только напряжение Uвых превысит порог срабатывания системы АРУ, транзисторVT3откроется, напряжение на его коллекторе снизится. Это приведет к уменьшению токов в делителяхR13R3R1R2иR13R7R5R6, которые задают базовые токи транзисторовVT1иVT2, что, в свою очередь, снизится их коэффициент усиления. Чем больше выходное напряжениеUвых,тем в большей степени открывается транзистор VT3, тем больше уменьшаются токи делителей и коэффициенты усиления транзисторовVT1иVT2.
Изменение базовых токов транзисторовVT1иVT2при действии системы АРУ приводит к изменению токов эмиттеров этих транзисторов и соответственно к изменению падений напряжения на резисторахR4иR8.Характер этих изменений напряжения таков, что они противодействуют причине, их вызывающей, т. е. снижают эффективность действия АРУ. РезисторыR4иR8являются элементами термостабилизации транзисторовVT1иVT2. Поэтому там, где это возможно, с целью предотвращения снижения эффективности действия АРУ в каскадах УПЧ, охваченных АРУ, термостабилизация не применяется.
РезисторR3и конденсатор С1, а также резисторR7и конденсатор С5 образуют фильтры, предотвращающие взаимное влияние каскадов УПЧ. Остальные элементы схемы выполняют свои обычные функции.
На рисунке2.3представлена схема АРУ с управляемыми делителями напряжения. На этой схеме управляемый делитель напряжения образован сопротивлением диодаVD1и входным сопротивлением второго каскада УПЧ на транзистореVT2(первый каскад УПЧ собран на транзисторе У77). Регулирующее напряжение снимается с детектора АРУ на диодеVD2и усиливается усилителем постоянного тока на транзистореVT3.Детектор АРУ является последовательным диодным детектором с нагрузкой, состоящей из резистораR15и конденсатора С12.Отрицательное напряжение задержки подается на анод диода VD2 через делительR13R14.
Рисунок 2.3 – Схема АРУ с управляемыми делителями напряжения
В исходном состоянии диодVD1полностью открыт напряжением, формируемым делителем R18R12R8R7R6R5 и коэффициент передачи управляемого делителя максимален. Как только выходное напряжение превысит порог срабатывания системы АРУ, диодVD2откроется, и напряжение с нагрузки детектора АРУ через резистор R16 поступит на базу транзистора VT3,закрывая его. Это приведет к увеличению отрицательного напряжения на коллекторе транзистораVT3,которое, будучи поданным через резисторыR12, R8на анодVD1,закроет диод, увеличив его сопротивление и тем самым уменьшив коэффициент передачи управляемого делителя. Фильтр АРУ в этой схеме состоит из цепочекR15, R16, СИ, С12 иRJ2, С7. Остальные элементы схемы выполняют обычные функции.
Управляемый делитель напряжения можно также выполнить, используя оптроны. Оптрон представляет собой сочетание светодиода и фоторезистора, объединенных в одном корпусе. Он имеет Две пары зажимов — одну для питания светодиода, вторая является выводами фоторезистора. При подведении регулирующего напряжения к светодиоду последний создает свечение, воздействующее на фоторезистор. В результате сопротивление фоторезистора уменьшается.
Вопрос 3. Схема АРУ с управляемыми делителям напряжения
Пример схемы управляемого делителя с оптроном показан на рисунке 2.4. Коэффициент передачи такого делителя определяется выражением К=Uвых/Uвх=Rфо/(Rфо+R), гдеRфо— сопротивление фоторезистора оптрона. При изменении управляющего тока, вызванного изменением регулирующего напряжения Uрег, от 0 до 10 мА сопротивление фоторезистора изменяется от сотен килоом до сотен ом, вызывая значительное изменение коэффициента передачи делителя. Преимуществами оптронов являются высокая развязка цепей управления и цепей сигнала, что позволяет устранить паразитные обратные связи по сигналу через цепи управления и повысить устойчивость приемника, а также высокая линейность фоторезистора. Недостатком оптронов является сравнительно большой ток, необходимый для управления светодиодом.
В настоящее время широкое распространение получили функциональные узлы радиоприемников наинтегральных микросхемах (ИМС).
Рисунок 1.4 –Схема управляемого делителя напряжения с оптроном
Причем в одном корпусе ИМС совмещают несколько функциональных узлов приемника, например несколько каскадов УПЧ с регулируемым усилением, детектор АРУ и детектор сигнала, усилитель и фильтр АРУ. Применение подобранных ИМС позволяет уменьшить габаритные размеры приемника ,увеличить надежность, повысить технологичность изготовления, упростить его регулировку.
2. Тема работы- Анализ ФинансовоХозяйственной Деятельности Предприятия Студент-
3. Комплексные системы информационной безопасности
4. Общая медицина на 20112012 учебный год В пробирке находится раствор белка
5. методическое управление отдела практики
6. 1Творческая биография Людвига Фейербаха
7. рефератів Особливості фінансовогосподарської діяльності бюджетних установ та їх вплив на методику
8. Русские автомобили
9. Катин папа ~ Вячеслав Иванович по профессии строитель
10. Античная мифология и ее влияние на современность1
11. Петербургский государственный архитектурностроительный университет Кафедра управления
12. Курсовая работа- Личность преступника
13. Дипломная работа- Кровотечения при язвенной болезни луковицы двенадцатиперстной кишки
14. Эволюция человека из обезьяны, точнее как ее не было
15. Цели и задачи психологического консультирования- эмоциональная поддержка и внимание к переживаниям кл
16. Исследование неразветвленной электрической цепи однофазного синусоидального тока для студентов инжен
17. Обучение математике 1 класс- Пособие для учителя четырехлетней начальной школы
18. В ОБЫДЕНОВА Обыденова Татьяна Викторовна кандидат юридических наук доцент кафедры педагогики Московско
19. Бульвар Гагарина 66 А 1
20. Тема 2 Частная психиатрия Лекция 11