2 Схемы автоматической регулировки усиления

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 U_pбудет рав­но разности напряжений на выходе фильтра АРУ U_вых и напря­жения стабилизации стабилитронаU_cт, т. е.U_P=U_вых—U_cт.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.

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 тран­зисторовVT1иVT2,на которых со­браны два каскада УПЧ, при изме­нении режимов работы этих транзи­сторов. На транзистореVT3собранколлекторный детектор АРУ, нагрузкой которого является цепочка R10C10, а элементыR13C11выполняют функции фильтра АРУ.

Рисунок 2.1 – 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 U_вых 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 напря­жениеU_вых,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 диодаVD2через делительR13R14.

Рисунок 2.3 – Схема АРУ с управляемыми делителями напряжения

В исходном состоянии диодVD1полностью открыт напряжени­ем, формируемым делителемR18R12R8R7R6R5и коэффициент передачи управляемого делителя максимален. Как только выход­ное напряжение превысит порог срабатывания системы АРУ, ди­одVD2откроется, и напряжение с нагрузки детектора АРУ через резисторR16поступит на базу транзистораVT3,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.

Пример схемы управляемого делителя с оптроном показан на рисунке 2.4. Коэффициент передачи такого делителя определяется выражением К=U_вых/U_вх=R_фо/(R_фо+R), гдеR_фо— сопротивле­ние фоторезистора оптрона. При изменении управляющего тока, вызванного изменением регулирующего напряжения U_рег, 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).

Рисунок2.4 –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.