Меню

Автоматическая регулировка усиления фильтр



АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ

Назначение и виды регулировок

В процессе изготовления и эксплуатации радиоприемника для получения наилучшего качества приема 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 приемника. Возможны регулировки и других параметров приемника.

Регулировка бывает ручной и автоматической. Ручная регулиров­ка служит для установки исходных показателей РПУ. Автоматичес­кая регулировка поддерживает выбранные показатели РПУ на тре­буемом уровне. Некоторые виды регулировок можно отнести к сме­шанным. В современных РПУ для регулировок, управления и конт­роля широко используют микропроцессоры. В некоторых прием­никах предусматривается дистанционное управление.

Регулировка усиления

Способы регулировки усиления резонансного усилителя. Резонансный коэффициент усиления усилителя

где т1, т2 — коэффициенты включения; Rэкв — эквивалентное сопротивление контура при резонансе с уче­том шунтирующего действия выхода транзистора и входа последу­ющего каскада; S — крутизна транзистора в рабочей точке). Регу­лировка К может осуществляться изменением любой величины, входящей в формулу.

При синтезе устройств регулировки требуются существенное из­менение К от напряжения регулировки Ерег, малый ток регулиров­ки, малая зависимость изменения других параметров усилителя при изменении К. Рассматриваемые способы изменения усиления при­менимы как для ручных, так и для автоматических регулировок.

Регулировка изменением крутизны S. Такая регулировка осуществляется изменением режима электронного прибора (соот­ветственно регулировка К называется режимной). Для изменения крутизны S необходимо менять напряжение смещения на управля­ющем электроде электронного прибора: напряжение UБЭ0 в бипо­лярном или напряжение UЗИ0 в полевом транзисторах. Изменение напряжения UБЭ0на транзисторе вызывает существенное изменение крутизны S в рабочей точке; при изменении напряжения смещения в полевом транзисторе изменяется практически только крутизна S, а в биполярном — еще и такие его параметры, как gвх, gвых и т. д.

Регулирующее напряжение Ерег подается в цепь эмиттера либо в цепь базы транзистора. Схема регулировки первого вида показана на рисунке 1, а, напряжение смещения на транзисторе UБЭ0 = U – Ерег. По мере увеличения Ерег напряжение UБЭ0 уменьшается, что влечет за собой уменьшение тока IК0 и крутизны S, в результате чего ко­эффициент усиления К снижается. Цепь регулировки должна обес­печить ток, примерно равный IЭ0.Если регулируется п каскадов, то ток регулировки Iрег=пIЭ0, поэтому цепь регулировки должна выра­батывать сравнительно большой ток Iрег, что является недостатком схемы рисунок 14.1, а. Этим недостатком не обладают цепи регулировки второго типа, в которых напряжение Ерег вводится в цепь базы (рисунок 14.1, б): UБЭ0=U —Ерег, поэтому принцип регулировки в обоих случа­ях одинаков. Достоинство регулировки по схеме рисунок 14.1, б состоит в том, что ток Iрег, равный току делителя Iдл = (5–10) IБ0, во много раз меньше тока Iрег при регулировке по схеме рисунок 1а. Однако схема рисунок 14.1, б менее стабильна в работе, поскольку в ней отсутствует резистор в цепи эмиттера RЭ. Включение резистора RЭ приво­дит к уменьшению эффективности регулировки, так как он обес­печивает стабилизацию режима не только при изменении темпера­туры, но и при изменении Ерег. При включении резистора RЭ, для обеспечения той же глубины регулировки необходимо подавать большее значение напряжения Ерег.

Рисунок 14.1 Регулировка изменением крутизны S

Регулировка изменением Rэкв. Такая регулировка может осуществляться различными способами. На рисунок 14.2 показана схема регулировки с подключенным параллельно контуру диодом VD. При Ерег> Uк диод закрыт и контур практически не шунтирует; при этом Rэкв и К наибольшие. При Ерег

Рисунок 14.2 Регулировка изменением Rэкв

Регулировка изменением т1 и т2.Данный способ регулировки поясняется схемой рисунок 14.3. Напряжение с контура подается на делитель Z1Z2, изменяя одно из сопротивлений которого можно менять коэффициент включения т2. Аналогична схема для изменения т1. В качестве Z1 и Z2 можно использовать катушки с переменной индуктивностью либо конденсаторы с переменной емкостью. Однако этот способ регулировки не используется, так как связан с трудно предотвратимой расстройкой контура, возникающей при изменении Z1 и Z2.


Рисунок 14.3 Регулировка изменением т1 и т2

Аттенюаторная регулировка. При таком способе регулировки между усилительными каскадами включают аттенюатор с переменным коэффициентом передачи. Используются регулируемые делители, емкостные делители на варикапах, мостовые схемы. Так, на рисунке 14.4, а показана схема регулируемого аттенюатора на диодах VD1 — VD3. При Ерег 5 , практически такое же, как и в основном тракте приемника. Прямая АРУ неста­бильна, т. е. подвержена действию различных дестабилизирующих факторов.

Читайте также:  Регулировка фар hyundai i30 2009

Если, например, из-за изменения температуры или напря­жения источника питания коэффициент усиления К регулируемого усилителя увеличится, то характеристика АРУ из идеальной превра­щается в характеристику с нарастающим Uвыx (рисунок 14.8б).

Рисунок 14.9 Виды АРУ

Структурная схема комбинированной АРУ (см. рисунок 14.9, в). В этом случае рационально используются преимущества обеих схем АРУ: стабильность обратной АРУ и возможность получения иде­альной характеристики в прямой АРУ. 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 возрастающее напряжение на выходе первого усилителя. То, что идеальная регулировка не достигается на практике, не имеет большого значения, так как пределы изменения Uвыx невелики.

Бесшумная АРУ. Система АРУ обеспечивает в приемнике максимальное усиление тогда, когда принимается слабый сигнал. Это приводит к увеличению уровня шумового напряжения на выхо­де приемника. Это явление устраняет бесшумная АРУ (см. рисунок 14.9г), для реализации которой создается специальная цепь БШР, упра­вляемая Ерег. Если Ерег становится ниже определенного уровня, то цепь БШР вырабатывает напряжение Еэ запирающее УЗЧ; при прревышении Ерег этого порогового значения Еэ становится равным нулю, У3Ч отпирается и работа приемника восстанавливается. Имеется ряд схемных реализаций цепи БШР.

Назначение фильтра в цепи АРУ. Амплитуда сигнала в приемнике может изменяться по двум причинам: 1) при использование амплитудной модуляции для передачи информации в системе связи или радиовещания; 2) из-за замираний, при которых уровень сигнала на входе приемника изменяется по случайному закону в очень широких пределах. Цепь АРУ должна устранять только замирания сигнала, но не должна реагировать на полезные изменения амплитуды АМ-сигнала, что обеспечивается с помощью фильтра АРУ

Выводы:

1. Для АРУ создают 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 во времени усиления приемника так, что оно максимально при приеме слабых и минимально при приеме сильных импульсов.

6. Из-за наличия в цепи обратной АРУ инерционных элемен­тов при изменении входного напряжения в системе АРУ воз­никает апериодический или колебательный переходный процесс, который может нарушить нормальный прием сигнала.

Источник

АРУ — автоматическая регулировка усиления.

Как бы сделать так, чтобы не было слишком громко и слишком тихо? Вот бы такую штуку для рекламы по телевизору! Есть такая схема! Это автоматическая регулировка усиления. Вот о ней эта статья.

Когда в конце 60-х я начал много читать литературы о конструировании радиоприемников, я столкнулся с понятием «автоматическая регулировка усиления». Так как я активно слушал эфир, особенно на КВ, то постоянно сталкивался с замиранием сигналов. При записи с эфира на магнитофон приходилось все время крутить ручку уровня записи, т.е. производить ручную регулировку усиления (РРУ). Конечно, если бы все происходило автоматически, то и качество записи было бы хорошее. И чем лучше АРУ, тем меньше замирание. У «Рекорда» АРУ было слабенькое: при изменении сигнала на входе в 10 раз (20Дб) выходной сигнал менялся примерно в 2 раза (6 Дб). У «Ригонды» дела обстояли гораздо лучше: при изменении сигнала на входе в 100 раз (40Дб) выходной сигнал менялся также в 2 раза (6 Дб).

Читайте также:  Как отрегулировать стул молл

Системы АРУ имеются не только у радиоприемников, но и УНЧ, и передатчиков . Как же работает система АРУ? Задача АРУ состоит в изменении коэффициента усиления тракта усиления 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 некоторые изменение напряжения при условии, что при этом не будет заметного искажения сигнала. Существуют несколько типов АРУ: прямая, обратная и комбинированная.

При прямой АРУ входной сигнал усиливается усилителем А2, детектируется детектором U1, проходит через фильтр низких частот Z1, усиливается усилителем постоянного тока А3, с выхода которого управляющий сигнал подается на регулируемый усилитель А1. Эта АРУ не получила широкого распространения ввиду сложности ее реализации. Напряжение на входе регулируемого усилителя может изменяться в сотни и тысячи раз. Чтобы регулирующее напряжение могло воздействовать на регулируемый усилитель, начиная со слабых сигналов на входе, коэффициент усиления собственного усилителя АРУ должен быть значительным (порядка миллиона раз, и это, возможно, на высоких частотах). Но при сильном входном сигнале в таком усилителе неизбежно возникает перегрузка, поэтому он должен иметь свою АРУ. А это серьезно усложняет схему.

Как видите, схема обратной АРУ гораздо проще, поэтому она нашла наибольшее применение. Здесь входной сигнал усиливается усилителем А1. С его выхода сигнал попадает в петлю АРУ: детектор U1, ФНЧ Z1, усилитель постоянного тока А2. Регулирующий сигнал с выхода А2 подается на регулируемый усилитель А1 и он изменяет свой коэффициент усиления.

Следует помнить, что выработка управляющего напряжения в цепи АРУ из-за наличия в ней инерционных звеньев (в частности ФНЧ) происходит с некоторой задержкой. Поэтому постоянная времени фильтра должна быть выбрана в соответствии с частотой уровня сигнала. Если постоянная времени выбрана неправильно, то следствием этого может быть самовозбуждение усилителя. Для получения достаточной эффективности регулировку иногда приходиться осуществлять в нескольких каскадах самостоятельными цепями. Такие АРУ называются многопетлевыми.

Ну, с блок-схемами разобрались. Теперь разберемся с элементной базой. Наверно, первым голову приходит переменный резистор, ось которого соединена моторчиком. Да, переменный резистор — это здорово, но не современно. Лучше использовать транзисторы, ведь сквозной ток через транзистор, а, следовательно, и его сопротивление управляется током базы. А теперь схема электронного аттенюатора.

Петля АРУ состоит из конденсатора С2, детектора на диоде VD1, фильтра низких частот L1, C1, R4. Собственно делитель напряжения состоит из резисторов R1, R2, R3 и сопротивление транзистора VT1. При увеличении уровня сигнала на входе усилителя А1 на его выходе сигнал тоже увеличится. Небольшая часть его через конденсатор С2 попадает на выпрямитель (детектор) на диоде VD1, а затем постоянное импульсное напряжение сглаживается ФНЧ и попадает на базу регулирующего транзистора. Под действием увеличившегося тока через базу, сопротивление между коллектором и эмиттером транзистора уменьшается. В результате часть входного сигнала через резистор R3 уходит на общий провод, а напряжение на входе А1 уменьшается. Скорость реакции системы АРУ зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R4. Если сигнал уменьшится, то уменьшится ток базы VT1, а его сопротивление возрастет. Часть сигнала, уходящего через резистор R3, уменьшится, а сигнал на входе А1 возрастет. Такой электронный аттенюатор применен в схеме УНЧ для приемника прямого преобразования, разработанного В.Т. Поляковым и опубликованной в его книге «Радиолюбителям о технике прямого преобразования».

Здесь петля АРУ включает в себя конденсатор С10, выпрямителя с удвоением напряжения на диодах VD3, VD4, ФНЧ на конденсаторе С9 и R8, регулирующего транзистора VT2. Петля АРУ может отключаться с помощью тумблера S2. Так как усилитель собран на германиевых p-n-p транзисторах, полярность включения диодов выпрямителя противоположное по сравнению с предыдущей схемой.

Другой распространенный способ осуществления АРУ — это включение регулирующего транзистора в цепь обратной связи.

На схеме красным пунктиром обведен усилительный каскад на транзисторе VT2, схему которого мы разбирали в статье про УНЧ. Петля АРУ состоит из тех же элементов, что и на предыдущих схемах. Только регулирующий транзистор включен не в цепь делителя напряжения, в цепь отрицательной обратной связи по переменному току (выделена синим пунктиром). Здесь для того, чтобы уменьшить усиление , нужно увеличить отрицательную обратную связь, т.е. сопротивление транзистора VT1. Поэтому приходится ввести подстроечный резистор R5, через которое на базу VT1 подается положительное напряжение от источника питания. Это напряжение должно быть таким, чтобы при малых сигналах транзистор VT1 был открыт и ООС была бы минимальна. При увеличении входного сигнала диод VD1 формирует отрицательное напряжение, которое складывается с положительным, формируемым делителем R4, R5. В результате положительное напряжение на базе VT1 уменьшается и он начинает запираться. ООС увеличивается, усиление VT2 уменьшается.

Читайте также:  Плуги плантажные его регулировка

Теперь еще одна схема из той-же книги:

Сигнал с выхода усилителя подается на разъем телефонов Х51 и на выпрямитель, собранный по схеме с удвоением напряжения на диодах УП2, УОЗ. Благодаря использованию кремниевых диодов с пороговым напряжением 0,5 В АРУ приобретает пороговые свойства и начинает действовать лишь при амплитуде выходного напряжения более I В. Выпрямленное напряжение отрицательной полярности приложено к затвору регулирующего транзистора VТ2. При возрастании выходного сигнала этот транзистор запирается, отчего возрастает глубина ООС и усиление ОУ падает. Резисторно-диодная цепочка R4, VD1 уменьшает нелинейные искажения при сильном сигнале. В качестве VT1 лучше использовать малошумящий транзистор типа КТ3102Е.

Коэффициент усиления при малом сигнале превосходит 100 дБ. АРУ начинает работать при входном сигнале около 10 мкВ. Когда входной сигнал превосходит 10 мВ, регулирующий транзистор VТ2 запирается полностью, а усиление ОУ становится близким к единице. Поскольку дальнейшее регулирование невозможно, снова наблюдается рост выходного сигнала. Таким образом, диапазон регулирования составляет около 60 дБ (1000 раз). Полный же диапазон входных сигналов УЗЧ (от уровня шумов до начала ограничения сигнала) достигает 90 дБ.

Я собирал в свое время оба усилителя из книги В.Т. Полякова. Работали отменно.

Источник

Автоматическая регулировка усиления фильтр

Регулировка и настройка цепи АРУ

Под автоматической регулировкой усиления (АРУ) подразумевают автоматическое управление коэффициентом усиления цепи, обеспечивающее изменение амплитуды сигнала на выходе в меньшее число раз по сравнению с изменением амплитуды входного сигнала.

В радиоприемниках под АРУ подразумевают такой процесс регулировки, при котором уровень подводимого к детектору сигнала меняется по амплитуде незначительно при изменении уровня сигнала на входе радиоустройства в широких пределах. Принципиальные схемы АРУ разнообразны.

Функциональная схема, состоящая из трех каскадов усиления K1, К2, Крет и АРУ, показана на рис. 88. Выходное напряжение промежуточной частоты Uвых2 подается на детектор П. АРУ. Управляющее напряжение, снимаемое с нагрузки детектора АРУ, через фильтр Ф с большой постоянной времени поступает на регулируемый каскад Кper усилителя промежуточной частоты и изменяет режим его работы и коэффициент усиления таким образом, что при увеличении входного напряжения сигнала UBX\ ко-

эффициент усиления регулируемого каскада уменьшается и напряжение Uвых2 остается почти неизменным. Действие АРУ в схеме основано на изменении крутизны характеристики регулируемых ламп или транзисторов и усиления каскадов радиоприемника под действием управляющего напряжения.

Широкое распространение получили схемы АРУ трех типов: простая и режимные (с задержкой и усилением). В простой схеме, изображенной на рис. 84, напряжение регулировки снимается с нагрузки амплитудного диодного детектора сигнала, который одновременно является детектором АРУ, и через фильтр RфСф с большой постоянной времени подводится к сеткам ламп регулируемых каскадов.

В режимных схемах регулировку усиления производят изменением режима работы транзисторов регулируемых каскадов и их коэффициента усиления. В схеме, показанной на рис. 89, а, регулирующее напряжение Uy с выхода детектора АРУ подводится в цепь эмиттера и смещает его рабочую точку в область меньших значений тока эмиттера Iэ. В схеме, изображенной на рис. 89, б, регулирующее положительное напряжение подается в цепь базы и также подзапирает транзистор, уменьшая коэффициент усиления каскада.

Таким образом, регулировку каскадов в режимной схеме АРУ можно производить, изменяя постоянный ток эмиттера Iэ и ток базы /б. При уменьшении Iэ или Ig усиление каскада уменьшается. Более экономичной является схема, показанная на рис. 89, б, так как ток базы значительно меньше тока эмиттера.

Недостатком режимной схемы АРУ в транзисторных приемниках является изменение входных и выходных проводимостей и емкостей транзистора регулируемого каскада. Это приводит к изменению параметров колебательных контуров и качественных показателей приемника.

Поскольку в процессе регулировки в режимных схемах АРУ транзисторных приемников изменяется не только коэффициент усиления регулируемого каскада Кper, но и полоса пропускания, частота настройки резонансного контура, коэффициент нелинейных искажений, то в высококачественных радиоприемниках применяют более сложные схемы АРУ, не связанные с изменением режима работы транзисторов по постоянному току.

Для оценки работы АРУ приемника снимают амплитудную

характеристику Uвых = f (Uвх). На рис. 90 показаны примерные амплитудные характеристики для различных схем.

Источник

Adblock
detector