Схемотехника и системотехническое
проектирование
РЕГУЛИРОВКИ
В РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЕ
Ст. преподаватель
Снесарев С.С.
Кафедра ЭГА и МТ
Лекция 5
РЕГУЛИРОВКИ В РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ
НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ РЕГУЛИРОВОК
В процессе изготовления и эксплуатации радиоэлектронной
аппаратуры (РЭА) для получения наилучшего качества приема и передачи
сигнала приходится регулировать ряд его показателей: частоту настройки,
коэффициент усиления, полосу пропускания и др. Для осуществления
этих регулировок в РПУ используют регуляторы. В зависимости от вида
регулируемого параметра различают: регулировку усиления, которая
может осуществляться в трактах радиочастоты и промежуточной частоты,
а также в последетекторной части приемника; регулировку частоты
настройки, обеспечивающую прием сигналов в широком диапазоне частот;
регулировку полосы пропускания, которая может производиться в трактах
радиочастоты и промежуточной частоты, а также в последетекторной
части приемного устройства. Каскады с электрическим управлением
коэффициентом передачи используются в приемных блоках всех
эхоимпульсных ультразвуковых и гидроакустических систем. В
ультразвуковых системах эти каскады используются.
Регулировка бывает ручной и автоматической.
РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ
Способы
регулировки усиления резонансного усилителя.
Резонансный коэффициент усиления усилителя по схеме рис. 13.1
определяется по формуле:
Ко = S· Кэ · m1· m2 (5.26),
где m1и m2 — коэффициенты включения; S — крутизна транзистора
в рабочей точке; Кэ — эквивалентное сопротивление контура при
резонансе с учетом шунтирующего действия выхода транзистора и
входа последующего каскада
Регулировка изменением Rэкв.
Такая регулировка может осуществляться различными способами. На
рис. 13.2 показана схема регулировки с подключенным параллельно контуру
диодом Д. При Eрег > Us диод закрыт и контур практически не шунтирует;
при этом Rэкв и Ко наибольшие. При Eper < US диод открывается и его
входное
cсопротивление шунтирует контур. В этом случае Ry, а
следовательно, Ко уменьшаются. Основной недостаток такого способа
регулировки состоит в том, что при изменении Rэкв, меняется не только Ко,
но и эквивалентное затухание контура, а это вызывает изменение полосы
пропускания усилителя.
Регулировка
Ко с помощью
регулируемой
ООС. Этот способ
регулировки Ко, как и аттенюатора регулировка, не вытекает из формулы
(5.26). Типовая схема изменения Ко регулируемой ООС показана на рис. 13.5,
ООС в этом случае вводится в цепь эмиттера транзистора. В усилительных
каскадах параллельно R, обычно включают конденсатор С, большой емкости
для устранения ООС. В схеме рис. 13.5 глубину ООС можно регулировать
изменением емкости конденсатора Срег; блокировочный конденсатор Cбл,
служит для разделения по постоянному току цепей регулировки и питания
транзистора. В качестве Срег обычно используется варикап Д. С увеличением
Ерег диод Д закрывается сильнее, его емкость Срег уменьшается, напряжение
ООС увеличивается, коэффициент усиления Ко уменьшается.
Регулировка усиления в трактах звуковой и видеочастот.
Способы
регулировки
коэффициента
усиления
каскадов
последетекторной частя приемника в основном те же, что и способы
регулировки Ку резонансных усилителей. Чаще в усилителях звуковых
частот применяют плавную потенциометрическую регулировку усиления
Кус; в широкополосных усилителях такую регулировку используют обычно
только в низкоомных цепях. Наряду с потенциометрической часто
осуществляют (особенно в широкополосных каскадах и ОУ) регулировку
усиления с помощью регулируемой ООС. В некоторых случаях находит
применение и режимная регулировка. В
последнее время для
электронной регулировки усиления и стереобаланса используют
оперированные ИС, например К174УН12.
Использование полевых транзисторов в качестве переменных сопротивлений
позволяет получить высокое быстродействие усилителей (по управляющему входу).
Уровень нелинейных искажений в таких усилителях определяется не только
уровнем переменной составляющей на полевом транзисторе, но и уровнем
управляющего напряжения, так как зона триодного режима работы транзистора с
изменением управляющего напряжения изменяется в больших пределах.
Канал полевого транзистора при малых напряжениях сток — исток
эквивалентен линейному переменному сопротивлению, которое зависит от
напряжения затвор — исток. Из различных типов ролевых транзисторов в качестве
управляемого линейного сопротивления наиболее широко используют транзисторы
с управляющим p-n-переходом (ПТУП), так как их выходные характеристики на
начальном участке имеют достаточно высокую симметрию относительно тока
стока, т. е. Iс (Uси) = —Ic (Uси).
R1
V1
R1
Uвых
Uупр
Uвых
Uвх
R2
Uвх
Uупр
R3
V1
Рис. 2.3.1. Схемы усилителей напряжения с полевыми
транзисторами в качестве регулирующих элементов
Rвых
V1
-Uупр R
V2
V3
-Uоп
Рис. 2.3.2. Схема управляемого сопротивления, построенного на
основе согласованной пары полевых транзисторов
Схемы усилителей с резисторными оптронами в качестве регулирующих
элементов.
Наиболее перспективными элементами для усилителей с регулируемым
коэффициентом усиления являются резисторные оптроны, имеющие линейную
выходную характеристику в широком диапазоне изменения напряжения и
гальваническую развязку цепей управления. Одним из первых резисторных
оптронов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, является
оптрон АОР104, состоящий из фосфидогаллиевого светодиода и фоторезистора из
сернистого и селенистого кадмия. Выходные характеристики этого оптрона можно
аппроксимировать следующими функциями:
I вх 1.94 e0.3U 1 ;
вх
Rф 19.8ln I вх 3.67 .
V1
Uупр
C3
R3
+E
D1
R1
ОУ2
R4
Rф
C2
Uвх
ОУ1
C1
Uвых
R2
Рис. 2.3.3. Схемы усилителя переменного напряжения с
АРУ
Усилители с дискретно регулируемым коэффициентом передачи
В качестве регулирующего элемента в усилителях с дискретно регулируемым
коэффициентом передачи можно использовать резистивные матрицы, управляемые
кодом. Резистивная матрица может включаться как на входе, так и в цепи OOC
усилителя.Схемы усилителей с матрицами типа R = 2R, включенными на входе,
рассматриваются в разделе «цифроаналоговые преобразователи». Рассмотрим усилители
с матрицей типа R = 2R, включенной в цепи ООС.
На рис. 2.3.4 показана схема усилителя с резистивной матрицей типа R = 2R,
включенной в цепь ООС. Для этой схемы (рис. 2.3.4) можно записать следующие
соотношения:
Iвх = IООС, Iвх = Uвх/Ra;
Из данных соотношений находим коэффициент передачи
К = 3RN0 /RaN,
где N0 = 2m; аi — разрядные коэффициенты кода N: — числовое значение текущего
кода. Если Ra = 3R, то К = N0 /N.
2R
R
R
2R
2R
IООС
Рис. 2.3.4. Схема усилителя с
дискретно регулируемым
коэффициентом передачи
Uвх
2R
Sm
2R
Sm-1
2R
S2
S1
Iвх
Ra
Uвых
Автоматическая регулировка усиления (АРУ
В
зависимости от способа подачи регулируемого
напряжения АРУ подразделяются на обратные, прямые и
комбинированные.
Обратные
Прямые
Комбинированны
е
Структурная схема АРУ в приемниках импульсных сигналов показана на
рис. 13.12. Для АРУ таких приемниках характерны две особенности: 1)
импульсный
сигнал
детектируется
дважды:
вначале
детектором
радиоимпульсов, а затем пиковым детектором. Детекторы необходимы не
только для нормальной работы АРУ, но и для детектирования сигнала в самом
приемнике. Чтобы не ставить два детектора ( в цепь сигнала и в цепь АРУ),
часто детектор радиоимпульсов делают общим. Общим может быть и
видеоусилитель; 2) в интегралах между импульсами могут возникать
различные помехи; при импульсной многоканальной связи между импульсами
данного канала действуют импульсы других каналов.
Выводы.
1. АРУ включает в себя цепь, состоящую из детектора и фильтра. Детектор
обеспечивает напряжение регулировки, пропорциональное амплитуде сигнала в
радиотракте; фильтр подавляет составляющие с частотами модуляции и
пропускает составляющие, вызываемые замираниями сигнала.
2. В обратной АРУ напряжение регулировки получают из напряжения на
выходе регулируемого усилителя. Для приближения характеристики АРУ к
идеальной в цепь АРУ включают усилительные каскады. Цепь обратной АРУ
принципиально не может обеспечить идеальной характеристики.
3. В прямой АРУ напряжение в цепь АРУ поступает со входа регулируемого
усилителя. При прямой АРУ возможно получение идеальной характеристики,
однако при этом в цепи АРУ необходим усилитель с большим коэффициентом
усиления. Прямая АРУ отличается сложностью и сильно подвержена действию
дестабилизирующих факторов.
4. В комбинированной АРУ рационально используются стабильность
обратной и возможность получения идеальной характеристики прямой АРУ.
5. В приемниках импульсных сигналов детектор радиоимпульсов и пиковый
детектор необходимы как для АРУ, так и для обработки сигнала. Детектор
радиоимпульсов обычно ставят объединенный. Цепь АРУ в импульсном РПУ
открывают
только на время действия полезных импульсов. Система ПАРУ
обеспечивает изменение усиления приемника так, что оно максимально при
приеме слабых и минимально при приеме сильных импульсов.
