Постоянной длительности

8.13. На базу транзистора с вольт-амперной характеристикой, представленной на 8.3 (при 5=50 мА/В и Ul =0,5 В), подается высокочастотное напряжение с постоянной амплитудой и регулируемое напряжение смещения U0. Найти зависимость амплитуды первой гармоники коллекторного тока /t от U0 (так называемую статическую модуляционную характеристику). Построить характеристики /, (t/o) для ?=0,4 В и ?=0,2 В.

Генераторы синусоидального напряжения. К генератору синусоидального напряжения, применяемому для питания мостовой цепи, предъявляется ряд требований. Прежде всего он должен давать напряжение синусоидальной формы заданной частоты с постоянной амплитудой. Нестабильность амплитуды переменного напряжения не должна превышать ±3%, а стабильность частоты напряжения должна быть такой, чтобы ее уход за время измерения был не более 1% номинального значения частоты. Основная погрешность установки частоты также должна быть в пределах ±1%. Генератор должен позволять плавно регулировать значение переменного напряжения и его частоту. Выходная мощность генератора должна быть достаточной для питания мостовой це-пи. Следует иметь в виду, что при недостаточной выходной мощности генератор перегружается, что ведет к появлению нелинейных искажений формы выходного напряжения. При выборе генератора и разработке схемы мостовой измерительной цепи надо обращать внимание на согласование эквивалентного сопротивления цепи со значением рекомендуемой нагрузки для генератора.

тель 7, частотный корректор 8 и выходной усилитель 9. Частотный корректор имеет линейноспадающую (или нарастающую) АЧХ и преобразует ЧМ сигнал с постоянной амплитудой в ЧМ сигнал с переменной амплитудой V, меняющейся по закону модуляции ЧМ сигнала ( 5.19, б). Таким образом, получаем сигнал с двойной модуляцией (амплитудной и частотной) АЧМ, который после усилителя 9 поступает на вход приемника ФА. В приемнике'используется амплитудный демодулятор, нечувствительный к изменениям частоты под-несущего колебания и реагирующий только на изменения его ампли-

Реальное существование в определенных условиях гармонических спектральных составляющих сложных сигналов имеет важное практическое значение. Если, например, устройство, на входе которого действует АМ-сигнал (9) со спектром (12), не пропускает колебаний с боковыми частотами coo±Q, то на выходе этого устройства получатся гармонические (немодулированные) колебания (2) с частотой йп и постоянной амплитудой Uто. При этом выходной сигнал не совпадает по форме с входным сигналом и теряется информация, отображаемая законом изменения амплитуды, т. е. информация, переносимая боковыми составляющими АМ-сигнала. Таким образом, чтобы сигнал не изменялся по форме, радиотехнические устройства должны пропускать весь спектр сигнала.

ропроводность 7 — 0, за исключением точки х = —а, у — 0, в которой лежит проводник. Пусть по проводнику протекает переменный ток е постоянной амплитудой. Для рассматриваемой области этот ток является сторонним. Зона 2 соответствует области, занимаемой токопроводящим экраном, и простирается от х = 0 до х — d, где d — толщина экрана. Электропроводность экрана 7i> магнитная проницаемость [АО. Зона 3 расположена по другую сторону экрана по отношению к проводнику с током. Электропроводность этой зоны Y — О, магнитная проницаемость jio. В зонах 1, 3 электромагнитное поле описывается уравнением Лапласа

Обнаружение сигналов со случайными параметрами. Рассмотрим сигнал со случайной фазой и постоянной амплитудой. Допустим, что такой сигнал определяется выражением

Взаимосвязь выходного и входного сигналов ИП может быть установлена посредством дифференциальных уравнений. Однако такой подход на практике имеет тот недостаток, что постоянные коэффициенты, входящие в эти уравнения, трудно точно вычислить или определить экспериментально. Поэтому для описания искомой зависимости часто используют характеристические функции, достоинство которых состоит в том, что их легко измерить экспериментально. Для этого на вход ИП подают специальный тестовый сигнал х, а выходной сигнал ИП рассматривается как характеристическая функция. В качестве тестовых сигналов используются гармонические колебания, скачкообразная функция и др. Если тестовый сигнал представляет собой гармонические колебания с постоянной амплитудой Хт и изменяющейся с частотой со : x=Xmsin (at, то выходной сигнал ИП как линейного ИП будет также гармоническим колебанием, но с другой амплитудой и фазой:

Через 28 с начинается период качаний ротора, характеризующийся переходом тока, индуцированного в обмотке ротора, от переменного с быстро увеличивающимся периодом, но с постоянной амплитудой, к переменному с быстро уменьшающейся амплитудой, но постоянной частоты. Через 35 с период качаний заканчивается, что характеризуется затуханием индуцированного тока в обмотке возбуждения и пульсаций тока статора. Последний спадает до IR, соответствующего режиму реактивного двигателя при отсутствии тока возбуждения. По мере увеличения тока возбуждения до /о за счет самовозбуждения при увеличивающихся частотах вращения ротора GC ток / спадает до наименьшего значения /0, что характеризует правильную установку реостата возбуждения в положение пуска и указывает на втягивание ротора в синхронизм. В этот момент включается выключатель Q2. Толчок тока незначителен, так как к этому времени напряжение на выводах статора и на шинах почти уравнивается.

Задача ограничителя амплитудных значений состоит в том, чтобы из сигнала с переменной амплитудой получить на его выходе колебание с постоянной амплитудой. Такая операция может быть выполнена с помощью нелинейного

резонансного усилителя (см. 12.9), работающего в режимах нижней и верхней отсечки коллекторного тока /к. За счет двусторонней отсечки тока будут получены почти прямоугольные импульсы, подобные приведенным на 12.11. Гармоническое же колебание с постоянной амплитудой выделяется колебательным контуром, настроенным на частоту сигнала со.

Преобразование ЧМ-сишала в АМ-сигнал выполняется с помощью расстроенного колебательного контура. Предположим, что колебательный контур застроен на частоту со0 и на него подается Ч М -колебание с постоянной амплитудой и меняющейся во времени частотой roH(/) = iBH + Au)HcosQc?. Модуль сопротивления контура при каждой мгновенной частоте принимает свое определенное значение, так 1:то амплитуда напряжения, выделяемого на контуре,' 'будет изменяться во времени с изменением частоты входного ЧМ-сигнала. Это положение иллюстрируется 12.27, где показана частотная зависимость амплитуды напряжения на контуре С/к (со) при постоянной амплитуде входного*" сигнала, изменение во времени частоты юн(0 входного ЧМ-сигнала и изменение во времени амплитуды Uf (i) ЧМ-колебания.

В приемной ФА сигнал ЧМ проходит через входной усилитель 7, усилитель-ограничитель 8 и формирователь импульсов 9, на выходе которого получаем частотно-импульсный сигнал (ЧИМ) — последовательность импульсов постоянной длительности, частота повторения которых меняется по закону модулирующего сигнала. В спектре ЧИМ сигнала низкочастотные компоненты несут информацию о модулирующем сигнале. Последний выделяется с помощью ФНЧ 10. После ограничения и усиления в усилителе // дискретный видеосигнал поступает на преобразователь сигнал — свет — рекордер.

ЧМГ генерирует последовательность импульсов постоянной скважности, частота повторения которых меняется в зависимости от уровня модулирующего сигнала U (t). Двухуровневый ЛС затем проходит через стандартные оптические модули ОПд, ОПр и ОВ. В ЧД сначала с помощью усилителя-ограничителя (порогового устройства) производится регенерация ЛС, а после формирователя импульсов (например, ждущего мультивибратора) образуется импульсная последовательность переменной частоты, но постоянной длительности т. Пропуская такую последовательность через фильтр нижних частот, получаем ТВ сигнал U (/). Достоинства описанной системы — простота, малые габариты блоков ЧМГ и ЧД, возможность использования серийных малогабаритных оптических модулей с оптическими разъемами, разработанных для цифровых систем связи [19].

частотно-импульсное регулирование (ЧИР), когда изменяют частоту повторения при постоянной длительности импульса (/j,=const, 71 = var, 9.2,а, в).

Если тзар » твх; Т > тзар + твх, то твых » тзар, т. е. расширитель вырабатывает импульсы постоянной длительности, не зависящей от параметров входных импульсов.

В качестве частотного детектора в серийных приборах используют аналоговый счетчик импульсов, принцип работы которого аналогичен конденсаторному частотомеру. В частотном детекторе ЧМ-колебание промежуточной частоты преобразуется в последовательность импульсов постоянной длительности и амплитуды, частота следования которой соответствует закону модуляции. Такой частотный детектор содержит дифференцирующую цепочку, одновибратор и ФНЧ. Напряжение разностной частоты, проходя через ограничитель и дифференцирующую цепочку, преобразуется в короткие импульсы в момент перехода ЧМ-колебания через нуль. Эти импульсы запускают одновибратор (триггер Шмит-та), формирующий последовательность однополярных прямоуголь* ных импульсов постоянной площади, модулированную по частоте следования. Постоянная составляющая этой последовательности будет пропорциональна частоте колебания на входе. Усреднение осуществляется ФНЧ.

Сущность частотно-импульсного метода передачи телеизмерений иллюстрируется 13.3, а, б. Если, например, в течение одного периода •телеизмерения (цикла) измеряемая величина напряжением 50 В передается пятью импульсами постоянной длительности, то напряжение 47 В за это же время будет передано4,7 импульсами ( 13.3, б). Обратное преобразование частотно-модулированных импульсов на приеме осуществляется путем превращения их в постоянный ток, средняя составляющая которого изменяется в зависимости от количества импульсов, проходящих за время Т.Так как длительность импульсов не изменяется (изменяется лишь интервал между ними), то при увеличении значения измеряемой величины их число на данном интервале времени увеличится, в результате увеличит-

Понижающий стабилизатор. На 6.40 показана основная понижающая импульсная схема; обратная связь для простоты не показана. Если МОП-ключ замкнут, то к индуктивности прикладывается напряжение Utux — 17Ш, которое вызывает появление линейно увеличивающегося тока (вспомним dl/dt = U/L) в индуктивности. (Этот ток течет, конечно, к нагрузке и конденсатору). Когда ключ открывается, ток индуктивности продолжает протекать в том же направлении (вспомните, что индуктивности не могут сразу же изменить свой ток, как это следует из последнего уравнения) теперь уже через ограничивающий диод. Выходной конденсатор работает как энергетический «маховик», сглаживая неизбежно возникающие пилообразные пульсации (чем больше емкость конденсатора, тем меньше пульсации). Ток индуктивности выделяет на ней напряжение С/вых — 0,6 С/, при этом ток начинает линейно убывать. Соответствующие формы тока и напряжения показаны на 6.41. Для того чтобы завершить схему и придать ей вид стабилизатора, вы должны, конечно, добавить обратную связь, которая будет управлять либо длительностью импульсов (при постоянной частоте повторения), либо частотой повторения (при постоянной длительности импульсов) по выходу усилителя ошибки, сравнивающего выходное напряжение с эталонным.

На управляемом однопереходном транзисторе 2N6028 собран релаксационный генератор. Его анодный вывод не проводит ток, пока напряжение на нем не превысит напряжение на управляющем электроде на величину падения на диоде; в этот момент он начинает пропускать большой ток, разряжая конденсатор. Результирующий положительный импульс на базе Т2 «тянет» коллектор Тг к земле, запуская схему 4098, известную под названием «одновибратор» (см. разд. 8.20), которая генерирует положительный импульс постоянной длительности на своем выходе Q. Тъ в этой схеме снимает выходное напряжение и «отнимает» часть разрядного тока у Си снижая скорость нарастания импульса преобразования энергии до величины, необходимой для поддержания требуемого выходного напряжения. Обратите внимание на большие величины сопротивлений резисторов во всей схеме. Температурная компенсация в данном случае не тема для разговора, поскольку схема работает в условиях постоянной температуры 36,6 °С «передвижной печи». (Предостережение: рекомендуем читателю еще раз заглянуть в «Юридическую справку» в • предисловии).

частотно-импульсное регулирование (ЧИР), когда изменяют частоту повторения при постоянной длительности импульса {tu=consf, 7=var, 9.2, а, в).

При токах нагрузки 10 А и более используются схемы импульсных (ключевых) стабилизаторов, которые в зависимости от конкретных условий имеют КПД от 65 до 90%. Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет изменения длительности импульса при постоянной рабочей частоте или за счет изменения частоты при постоянной длительности импульса. Частота переключения регулирующих транзисторов обычно составляет 15—50 кГц.

Система управления импульсными преобразователями постоянного напряжения строится на основе импульсных методов регулирования выходных напряжений. Здесь также применяется широтно-импульсный метод регулирования, изменяющий длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования, а также частотно-импульсный метод, соответственно изменяющий частоту следования импульсов при постоянной длительности. Наибольшее распространение получили системы управления первой группы, содержащие специальный широтно-импульсный модулятор, управляющий работой регулирующего ключа ( 4.4).