Динамический режим работы ару
Динамическим режимом работы АРУ называют поведение системы АРУ в условиях изменения уровня сигналов на входе. Анализ этого режима позволяет выявить особенности переходных процессов замкнутой системы АРУ, искажения огибающей радиосигнала, устойчивость работы.
Выясним особенности динамического режима АРУ на примере схемы с управлением по базе (см. рис. 2). Рассмотрим упрощенную схему регулировки с однозвенным фильтром АРУ (рис. 9).
Полагаем,
что регулируемый усилитель и детектор
АРУ безынерционны по отношению к
огибающей радиосигнала, а регулировочная
характеристика усилителя
линейно зависит от
.
Найдем связь между
и
.
Постоянная времени фильтра АРУ
.
(19)
Для
ламповых схем АРУ
и
.
Для транзисторных схем АРУ входная
проводимость в общем в общем случае
зависит от
и изменяется при регулировке в значительных
пределах, так что постоянная времени
оказывается переменной величиной.
Однако при наличии стабилизирующего
резистора
входное сопротивление в значительной
степени определяется величиной
и мало меняется при регулировке. Учитывая
это, рассмотрим случай
.
На основании схемы (рис. 9) имеем:
;
(20)
;
(21)
.
(22)
Регулировочную характеристику представим линейной зависимостью:
.
(23)
Эквивалентная
крутизна
генератора тока
,
управляемого напряжением на выходе
фильтра
,
учитывает влияние
:
.
(24)
Подставив в (20) соотношения (21)-(24), а также соотношение (12) для коэффициента N, получим:
.
(25)
Уравнение (25) является дифференциальным уравнением первого порядка с переменным коэффициентом, закон изменения которого определяется входным напряжением. Следовательно, решение уравнения (25) зависит от вида .
2.4.1. Скачок входного напряжения
В этом случае формула (25) представляет собой дифференциальное уравнение с постоянным коэффициентом. Перепишем его в виде:
(26)
и сравним с уравнением заряда обычной RC-цепочки под действием постоянного напряжения E:
.
(27)
Из сравнения (26) и (27) следует, что эквивалентная постоянная времени замкнутой системы АРУ
.
(28)
Регулирующий
ток
устанавливается в соответствии с
выражением
.
(29)
Подставив значение из (29) в (23), найдем закон установления коэффициента усиления системы:
.
(30)
Установившееся значение напряжения на детекторе
.
При
отсутствии АРУ
было бы равно
.
Таким
образом, коэффициент
характеризует эффективность регулировки
и измеряется обычно десятками и сотнями.
Проведенный анализ позволяет сделать основные выводы:
1.
Постоянная времени замкнутой системы
АРУ
определяется не только параметрами
системы
,
но и зависит от уровня входного сигнала,
уменьшаясь с увеличением последнего.
2.
При глубокой обратной связи
время установления переходных процессов
в системе АРУ значительно меньше времени
установления их в фильтре АРУ.
Последний вывод можно пояснить графически (рис. 10).
Если
бы скачок напряжения на входе фильтра
АРУ имел постоянную величину
,
то при замкнутой системе АРУ регулирующий
ток
устанавливался бы по кривой 1. На самом
деле система АРУ замкнута, так что
напряжение
на входе фильтра не постоянно, а меняется
по кривой 2 от наибольшего значения
до наименьшего
.
При этом в начале процесса регулировки
коэффициент усиления системы еще не
изменен регулировкой (конденсатор
заряжается постепенно) и кривая 3
установления тока идет по кривой 1, затем
постепенно отклоняется от нее (начинает
действовать АРУ) и приближается к
установившемуся значению
.
Сравнивая кривую 3 с кривой 4, показывающей
установление
при скачке напряжения на входе фильтра,
равном
(при этом установившиеся значения токов
оказываются равными), приходим ко второму
выводу.