3.3.5 Фазосдвигающие цепочки

Фазосдвигающее устройство предназначено для получения выходного напряжения, смещенного по фазе на заданный угол по отношению к входному.

Фазосдвигающие цепи используются при создании фильтров, RC-генераторов гармонических колебаний, коррекции фазовых характеристик усилителей, в схемах фазового управления работой тиристоров. Схемы простейших фазовращающих цепочек приведены на рисунке 3.9.

а б в г

а, б – цепочки на основе R, C-элементов (_max = 90⁰); в – цепочка на основе TV, R, C (_max= 180⁰); г – векторная диаграмма работы TV, R, C цепочки.

Рисунок 3.9 – Фазосдвигающие цепочки из пассивных элементов

На рисунке 3.9a приведено фазовращающее звено на основе интегрирующей цепочки. Коэффициент передачи интегрирующего звена определяется соотношением

, (3.38)

где ₁ = – arctg RC – фазовый сдвиг.

Как следует из (3.38), эта схема обеспечивает отставание по фазе выходного напряжения. Максимальный угол, на который может быть смещена фаза выходного напряжения при изменении величин R или C, равен /2. Недостатком этой схемы является то, что при регулировании фазы будет изменяться модуль и коэффициента передачи.

Схема фазовращающей цепочки на основе дифференцирующего звена приведена на рисунке 3.9б. Коэффициент передачи дифференцирующего звена определяется выражением

, (3.39)

где ₂ = 90⁰ – arctg RC – фазовый сдвиг.

Эта схема обеспечивает опережение по фазе выходного напряжения на угол ₂. Как и в предыдущей схеме, максимальный фазовый сдвиг равен /2 и модуль коэффициента передачи зависит от соотношения элементов R и С.

От этих недостатков свободна схема рисунка 3.9в. Как видно из круговой диаграммы (рисунок 3.9г), модуль выходного напряжения остается постоянным при любых значениях R и C, а фаза может изменяться от нуля до 180⁰. Трансформатор в этой схеме выполняет роль двух одинаковых источников питания и может быть заменен одинаковыми резисторами. Для получения необходимых фазовых сдвигов часто используются мостовые схемы различного вида, например, мост Вина, двойной T-образный мост и т.д.

Контрольные вопросы к разделам 3.1  3.3

1. Информационный сигнал и информационный параметр.

2. Классификация информационных сигналов.

3. Системы счисления и перевод чисел из одной системы в другую.

4. Функциональная схема простейшего устройства управления.

5. Преобразователи сопротивления в напряжение.

6. Дифференцирующее звено – коэффициент передачи, характеристики.

7. Интегрирующее звено – коэффициент передачи, характеристики.

8. LC фильтры типа "К".

9. LC фильтры типа "m".

10. Последовательный и параллельный колебательный конт

11. тур–параметры, характеристики.

12. Мост Вина, двойной Т-образный мост – схемы, АЧХ.

13. Фазовращающие цепочки.

3.4 Усилители

3.4.1 Общие сведения

Усилитель – это устройство, в котором осуществляется увеличение мощности входного (управляющего) сигнала за счет энергии источника питания. Усилители являются наиболее распространенными функциональным узлом электронных схем.

Процесс усиления осуществляется изменением тока или сопротивления нелинейного управляемого элемента (рисунок 3.10a), под действием входного сигнала, a, следовательно, тока в выходной цепи. Выходное напряжение снимается с НЭ или с резистора R. Необходимым условием усиления являются малая мощность входного сигнала, необходимая для изменения параметров НЭ. Выходной сигнал образуется от протекания тока источника питания, который может быть гораздо больше входного, что и позволяет получить усиление по мощности.

Кроме этих элементов в усилителе необходимы узлы для подачи и съема сигнала. Кроме того, в усилителе, как правило, существует или специально вводится обратная связь (внутренняя, внешняя). Функциональная схема усилителя приведена на рисунке 3.10б.

а б

а – иллюстрация принципа усиления; б – функциональная схема усилителя: Е1 – источник входного сигнала; Е2 – усилитель; Е2.1 – входная цепь; Е2.2 – источник питания; Е2.3 – управляемый элемент; Е2.4 – цепь обратной связи; Е2.5 – выходная цепь; Е3 – нагрузка.

Рисунок 3.10 – Функциональная схема усилителя

Усилители классифицируют:

1. По назначению – переменного, постоянного тока, импульсные;

2. По частоте – низкочастотные (НЧ), высокочастотные (ВЧ);

3. По ширине полосы усиливаемых частот – широкополосные, узкополосные (избирательные), усилители постоянного тока;

4. По способу подачи и съема сигналов – с непосредственной связью, с емкостной, с индуктивной, с оптической связью.

5. По количеству каскадов – однокаскадные, многокаскадные.

Кроме подразделения по рассмотренным признакам, используют и другие классификационные параметры: по типу нагрузки, элементной базе, принципу усиления и т.п.