Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

ся к базе транзистора Тз через диод Д». Динамический диапазон регулировки усиления, согласно паспортным данным, прн напряжении регулировки ирег=4В не менее 86 дБ [32]

Однокаскадный усилитель, выполненный на микросхеме 2ДС 351 по такой же структуре, что и 2УС 353, имеет динамический диапазон регулировки усиления не менее 46 дБ [32].

|

С, 2 Ре! 1 й [.

Рис. 8.12

При регулировке усиления изменением режима следует считаться с тем, что

реализуемый динамический диапазон ограничен. Дело в том, что даже при за- «рытом усилительном приборе сохраняется связь входа с выходом через обрат-

чую проходную проводимость У. Максимальный коэффициент усиления

231

Допустим, что минимальный коэффициент усиления реализуется при закры- том усилительном прнборе, тогда

тем больше, чем больше крутизна усилительного прибора и чем ниже рабочая частота усилителя.С увеличением { рабочей частоты динамический диапазон РУ уменьшается.

При У»! шах=25 мА/В, [шах==25 МГц, С2=1 пФ реализуемый

ру == Уз шах / пшах Слз = 25-10-3/2л.25-108.10—18 == 160 2 44 дБ.

На рис. 8.12,6 изображена схема РУ, основанная на использовании пас-

дачи, диоды Ду и Д2 открыты за счет подачи части напряжения источника питания с резистора А. Катоды диодов через резисторы А и К2 подключены к точке а, аноды через резистор АЖ, подключены к положительному полюсу источника питания. Что касается диода Дз, то он закрыт напряжением ин, раз- виваемым на резнсторе Ю; за счет токов открытых диодов Д, и Дэ. Входное переменное напряжение изх распределяется между внутренним сопротивлением диода Д, и резистором А! (ив!). Напряжение ив:, в свою очередь, подается на делитель, составленный внутренним сопротивлением диода До и резистором Юз. С последнего снимается выходное напряжение ивых. Параметры схемы выби-

раются так, чтобы удовлетворялись неравенства, определяющие коэффициент передачи делителя в исходном режиме, близким к едннице, т. е. К, »Аи и А2»№

> Ю...

Внутреннее сопротивленне диодов зависит от тока через них. Необходимый ток через диоды устанавливается потенциометром, составленным резисторами Кз, Юь подключенными параллельно источнику питания Ро. Напряжение, питающее диоды, снимается с регулируемого резистора А.. Управляющее напряжение подводится через усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторе Ту.

тора увеличивается и на резисторе А возникает дополнительное падение напряжения. Если это напряжение окажется больше падения напряжения на резисторе А, то диод Дз откроется, обеспечивая подачу занпирающего напряжения на диоды Дуи Д2 от усилителя постоянного тока.

Внутреннее сопротивление днодов Д: и Д2 увеличится. В результате коэффициент передачи делителя Кд-==Ивых/Ивх уменьшится. Упрощенная схема делителя изображена иа рис. 8.12,в.

Микросхема 2ПП 351 [32] выполнена по рассмотренной структуре двухзвеииого управляемого делителя.

232

Схема внешних соединений микроблока 2ПП 351 для осуществления РРУ

показана в правой части рис. 8.12,6. Аналогично осуществляются РУ на рт-дио- дах.

Вследствие нелинейности управляемых элементов в делителе возникают нелинейные искажения, уровень которых растет с увеличением амплитуды входного напряжения. В связи с этим следует отдать предпочтение устройству, в котором на нелинейиом приборе существует меньшее переменное напряжение. Такому условию удовлетворяет устройство, с параллельным подключением диодов к выходным зажнмам (рис. 8.13).

233

Недостатком использования оптрона является большой ток, требуемый для цепи управления

Существенное уменьшение энергни, потребляемой в цепи управления, дает

Д,, Д. (варикапах). Входное напряжение извх подводится к одной драгонали моста” через трансформатор Тр'. К другой днагонали моста подключены через траясформатор Тр» выходные зажимы.

В отсутствие управляющего напряжения мост разбалансирован и коэффициент передачи Кд==извых/ивх близок к единице. Это объясняется тем, что на диоды Ди Д2 подведено большое запирающее напряжение Ро и

Са; Са» < С, С». : (8.14)

При подаче управляющего напряжения, снимаемого с потенциометра П:, емкость диодов увеличнвается, и при некотором значении управляющего напря-

делах 40—50 дБ.

Автоматические регулировки усиления

Уровень сигналов на входе приемника изменяется обычно в широких пределах. Желательно, чтобы напряжение, подводимое к выходным устройствам приемника, соответствовало их оптималькому

режиму работы и оставалось постоянным. Эта задача может быть реализована при использовании АРУ, следующей за изменением

амплитуды сигнала в месте приема.

В радиолокационных приемниках осуществляется прием сигналов, отраженных от различных объектов. Если усиление приемника

234

велико, то сильный сигнал может перегрузить приемник и замаскировать последующие во времени сигналы. В этих условиях необхо-

димо быстро изменять коэффициент усиления приемника— устанавливать его большим при приеме слабого сигнала и малым

при приеме сильного сигнала. Эту задачу решает быстродействующая или мгновенная автоматическая регулировка усиления (БАРУ

или МАРУ).

Наконец, при приеме серий импульсных сигналов с известным периодически повторяющимея распределением уровней во времени требуется АРУ с определенной программой изменения усиления во

времени — временная АРУ (ВАРУ), Таким образом, по характеру выполняемых задач АРУ можно

разделить на три группы: 1) инерционные, следящие за средним уровнем сигнала (сокращенно их будем называть АРУ); 2) безынерционные, следящие за мгновенным значением амплитуды сигнала (МАРУ); 3) программные с заранее заданным временным законом регулировки (ВАРУ).

Общие принципы АРУ

Система АРУ должна поддерживать заданный оптимальный уровень выходного напряжения независимо от уровня входного сигнала без изменения закона модуляции этого сигнала. Зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды несущего колебания входной эдс, действующей в антенне приемника, при постоян-

ном коэффициенте модуляции, называют регулировочной характе- ристикой АРУ.

Выходное напряжение приемника определяется произведением его коэффициента усиления на эдс, действующую в антенне; Ивых=

=КойнЕА. Для обеспечения постоянства выходного напряжения, равного (выхь, коэффициент усиления приемника должен уменьщаться с увеличением Ед. Зависимость коэффициента усиления приемника от эдс антенны при идеальной АРУ должна определяться следующим соотношением:

Ко — Олыхн/ ТА — СЕ А»

где с — постоянная величина.

Идеальная регулировочная характеристика АРУ для значений эдс в антенне, превышающих чувствительность приемника, должна

представлять собой прямую линию (Изых=сой$Ё), параллельную оси абсцисе (рис. 8.16).

Регулировка усиления тракта основана на тех же прииципах, что иРРУ (см. 6 8.3), но в этом случае напряжение регулировки устанавливается автоматически.

Системы АРУ могут быть построены по принцину прямого, обратного и комбинированного регулирований.

В системе с прямым регулированием (рис. 8.17,а) коэффициент усиления регулируемого тракта не зависит от его выходного напряжения. Известно, что существенное изменение усиления тракта

235

можно получить при регулирующем напряжении порядка десятых долей и единиц вольт. Поэтому вспомогательный усилитель АРУ

должен иметь примерно такой же коэффициент усиления, как и усилитель основного тракта приемника. Дублирование высокоча-

стотного тракта приемника для целей АРУ экономически иецеле“ сообразно.

Регулировочная характеристика АРУ в такой системе может быть получена в виде кривой [ с положительной первой производной (при недостаточном коэффициенте усиления усилителя АРУ Кару), так и в виде кривой 2 с отрицательной производной (при избыточном Клдру) (рис. 8.17, 6). Вследствие того что форма регули-

ровочной характеристики существенно зависит от коэффициента усиления АРУ, система с прямым регулированием в чистом виде на практике не используется.

На рис. 8.18, а изображена структурная схема АРУ с обрат-

ным регулированием. Здесь для получения управляющего напряжения используется выходное напряжение регулируемого усили-

На рис. 8.19, а изображена структурная схема системы АРУ с комбинированным регулированием. Здесь высокочастотный тракт

приемника разделен на два блока. Коэффициент усиления перво- го блока (усилитель Ус: регулируется напряжением Ирел ПО ©и- стеме обратного регулирования, его выходное напряжение (Л! растетс увеличением Ед; коэффициент усиления второго блока (уси*

236

литель Ус›) регулируется напряжением ирего по системе прямого регулирования и имеет падающую регулировочную характеристи“

ку с отрицательной производной. Общая регулировочная характе»

ристика такой системы при соответствующем выборе закона из» менения Ивых=[ (И!) при известном законе И! =р(Ед) будет мало

ООУИ ОНИ И

Рассмотрим практические схемы АРУ.

Простая АРУ. Упрощенная 6хема простой АРУ в приемнике АМС изобра- жена на рис. 8.20.4. Здесь выделены регулируемый блок, предыдущие (У!) и последующие (У2) каскады, а также детектор АМ сигналов. На сопротивлении

нагрузки детектора Кн развивается как переменная составляющая, повторяющая закон модуляции входного иапряжения, так и постоянная составляющая, определяемая уровием несущего колебания. Переменная составляющая Ис передается к усилителю модулирующих частот (УМЧ) через разделительные цепи. Но“ стоянная составляющая И.. используется в качестве регулирующего напряжения, подводимого к блоку РУ с регулируемым коэффициентом передачи. Напряжение, подводимое к блоку РУ, фильтруется цепью АзСф, чтобы исключить вторичную модуляцию. Для лучшей фильтрации необходимо постоянную времени фильтра выбрать значительно больше максимального периода модуляции сигнала, т. е. Ю.С > Тшах==2л/Юшиь.

Однако при избыточной постоянной времени фильтра напряжение на его ВЫХОДЕ Ирег не успевает следить за изменением амплитуды несущего колебания, вызванных изменением условий распространения радиоволн (например, пре

237

стоянную времени цепи КфСф необходимо выбрать меньше минимального периода замираний (Ю.Съ<Тзам ша). Пока сигнал слабый, уменьшение усиления

рактеристики от прямой ОА нарастает. Из рис. 8.20,6 следует, что из-за умень- шения коэффициента усиления приемника при появлении снгнала нормальное выходное напряжение приемника достигается при эдс в антенне Е’ло>Ело. Таким образом, чувствительность приемника с простой АРУ ухудшается. Этот недостаток устраняется в задержаиной АРУ, где управляющее напряжение под- водится к блоку РУ лишь в том случае, когда эдс в антенне превышает чувствительность приемника.

АРУ с задержкой. Упрощенная принципиальная схема АРУ с задержкой изображена на рис. 8.21. В этой схеме показаны детектор основного канала в

бн + и Дет бо

@т УПЧ

зиде блока, подключенного ко второму контуру полосового фильтра УПЧ, и цези АРУ. Для получения управляющего напряжения АРУ чспользуется специальный детектор, получающий высокочастотное напряжение с первого контура полосового фильтра УПЧ. Детектор АРУ выполнен по параллельной схеме. Для осуществления задержки АРУ на диод подводится запирающее напряжение Ез от общего источника питания через делитель, образуемый резисторами Въ Ю,. Напряжение задержки подводится в цепь катода диода АРУ. Это напряже- ние запирает диод Д, пока сигнал в антенне не превысит чувствительность приемника.

При больших сигналах с амплитудой И», превышающей напряжение задержки, детектор АРУ начнет детектировать.

Регулировочная характеристика системы АРУ с задержкой прнемника изо- бражена на рис. 8.21,6. При малых сигналах на входе (Ед<Ело) регулировоч-

ная характеристика совпадает с амплнтудной характеристикой приемника без АРУ (кривая 1). Ирн сильных сигналах, превышающих чувствительность приемника, относительные изменения выходного напряжения, определяемые несузцим колебанием, оказываются значительно меньше соответствующих изменений вдс в антенне (кривая 2).

238

Недостатками АРУ, выполненной по схеме рис. 8.21,а, является, во-первых, то, что избирательная система последнего каскада УПЧ шуитируется не тольке детектором осиовного канала приема, но и детектором АРУ, во-вторых, то, что управляющее напряжение зависит от коэффициента модуляции входного сигнала. Эти недостатки устранены в системе АРУ, выполненной по схеме рис. 8.22.4. Здесь для целей АРУ используется постоянная составляющая напряже“

| Ы УМУ

ния, развиваемая на нагрузке диодного детектора Д:. Задержка осуществляется с помощью диодного ключа Д». На диод Д2 подается отпирающее напряжение, равное напряжению задержки Ёз, включенное по схеме рис. 8.22 в цепь катода диода Д!. Поэтому пока диод Д. открыт, напряжение, подводимое к блоку регулировки усиления, будет практически равно нулю, точнее, оно равно падению напряжения на открытом диоде Д.. Упрощенная схема цепей АРУ для этих условий показана на рис. 822,6. Этот режим сохраняется до тех пор, пока амплитуда несущего колебания, подводимого к детектору Да, не станет больше напряжения задержки, т е при |Ин|<|Ез|. При большом входиом напряжении (Е^>Ело) диод Д. запирается постоянной составляющей напряжения на нагрузке детектора Д, и напряжение, подводимое к блоку регулировки усиления через фильтр ЮзъСёф, будет равно постоянной составляющей напряжения на нёгрузке детектора, за вычетом напряжения задержки. Упрощенная схема системы АРУ для этих условий (т е при |Ин[>!Ёз|) изображена на рис. 8.22,в. Еще раз обратим внимание на то, что АРУ по схеме рис. 8.22,а обеспечивает бельшое входное сопротивление, так как диод АРУ не шунтирует контур и, кроме того, регулировочная характеристика не зависит от коэффициеита модуляцив входного напряжения.

239

связей. В действительности с увеличением числа радиоэлементов в конструкции приемника уровень паразитных связей увелнчивается. Во втором варианте (рис. 8.24) напряжение АРУ усиливается после детектора АРУ усилителем постоянного тока. Преимуществом этого варианта является сохранение прежнего усиления приемника на промежуточной частоте Вместе с этим применение усилителя постоянного тока несколько усложняет цепи питания приемника. Что касается эффективности работы АРУ, то оба варианта дают одинаковые результаты при одинаковых коэффициентах усиления дополнительных усилителей АРУ.

Высокую эффективность АРУ можно также получить, используя систему

240