Автоматическая регулировка усиления

Системы автоматической регулировки усиления (АРУ) служат для обеспечения малых изменений уровня сигнала на выходе радиоприемника при больших изменениях сигнала на его входе. Динамический диапазон изменения входных сигналов достигает 60 – 100 дб, а для нормальной работы оконечных устройств допустимо изменение выходных сигналов не более, чем 3-8 дб. Действие АРУ основано на изменении коэффициента усиления приемника при изменении интенсивности приходящего сигнала. По способу действия АРУ разделяются на 3 на три класса: - АРУ с обратной связью;- АРУ без обратной связи;- комбинированная АРУ.

Рис. 5.13. Структурная схема высокочастотной части радиоприемника, содержащая АРУ с обратной связью

АРУ с обратной связью называют также АРУ “назад” по той причине, что в этом случае регулируется усиление каскадов радиоприемника, стоящих до детектора АРУ (рис. 5.13). Регулирующее напряжение подается на усилительные элементы каскадов, через которые принятый антенной радиоприемника АМ-сигнал уже прошел. Здесь сигнал с выхода УПЧ подаётся на детектор системы АРУ (т.е. ДАРУ). Постоянная составляющая напряжения, выпрямленного детектором, подаётся через фильтры на элементы регулировки, включённые в тракт приёма, или на управляющий электрод преобразователя частоты. Фильтр НЧ позволяет отфильтровать напряжение промежуточной частоты и частот модуляции, которые имеются на нагрузке.

Принцип работы “АРУ назад”. При увеличении входного напряжения на выходе ДАРУ возрастает значение постоянной составляющей напряжения. Это напряжение воздействует на усилительные элементы каскадов, в результате усиление до детектора снижается. Для улучшения стабили- зирующего действия между детекто- ром и регулируемыми каскадами вводят дополнительные усилители постоянного тока. По этому признаку различают:

- “усиленные” системы АРУ;

- “неусиленные” системы АРУ.

Рис. 5.14. Структурная схема фрагмента радиоприемника, содержащая АРУ без обратной связи (АРУ «вперед»)

Получить полную стабильность выходного напряжения приемника при использовании структурной схемы (рис. 5.13) не удается, так как регулировка имеет место только при увеличении сигнала на выходе ДАРУ, что бывает при увеличении сигнала на входе приемника.

В случае АРУ без обратной связи (рис. 5.14) напряжение авторегулировки подается на следующие за детектором АРУ каскады. Это могут быть не только УПЧ, но и УНЧ каскады. Здесь напряжение АРУ не зависит от напряжения на детекторе приемника, поэтому принципиально можно обеспечить полную стабильность напряжения на выходе приемника.

Напряжение на выходе радиоприемника равно

U_вых=U_{вх *} К(U_p),

где К(U_p) - коэффициент усиления усилителя; U_p – регулирующее напряжение. При этом U_p=K_{д *} U_вх , где К_д – коэффициент передачи детектора АРУ по напряжению, тогда

U_вых=U_{вх *} К(U_p).

Очевидно, что U_вых= const будет обеспечено при коэффициенте усиления усилителя, равном const/U_вх. Практически обеспечить такую зависимость не удается, поэтому в этой системе АРУ изменение напряжения на входе приемника может привести к изменению напряжения на его выходе.

Рис.5.15. Зависимость выходного напряжения от напряжения на входе для 2-х типов АРУ

Отметим недостатки АРУ без обратной связи: 1) необходимы большие управляющие напряжения, т.к. регулируемые каскады включены после ДАРУ; 2) в регулируемых каскадах возникают повышенные нелинейные искажения; 3) нет возможности защитить от перегрузки каскады, стоящие до ДАРУ. Поэтому обычно сочетают системы АРУ с обратной связью и без обратной связи, т.е. используют комбинированную систему АРУ. Это позволяет за счет усложнения схемы получить практически постоянное напряжение на выходе приемника при изменении входного напряжения в широких пределах. Общий недостаток так называемых простых АРУ: регулирование начинается уже при самых малых входных сигналах.

Этот недостаток устраняется при использовании АРУ с задержкой. Для этого на анод диода подают небольшое напряжение в обратном направлении. Тогда при входном напряжении, меньшем по модулю напряжения порога, диод заперт, значит, АРУ не работает.

Рис. 5.16. Принципиальная схема задержанной АРУ

с обратной связью

При любом АРУ важно:

-получить большое регулирующее напряжение при малом изменении сигнала на входе;

-использовать большое число регулируемых каскадов.

Наличие АРУ затрудняет настройку приёмника. Так, при точной настройке регулирующее напряжение (U_р) максимально, а коэффициент усиления усилителя К(U_p) минимален. При расстройке относительно несущей частоты регулирующее напряжение (U_р) уменьшается, коэффициент усиления усилителя увеличивается, хотя

за счет расстройки он в обычных условиях уменьшается. При значительной расстройке регулирующее напряжение U_р стремится к 0, поэтому усиление значительно возрастает, что приводит к увеличению уровня помех на выходе радиоприёмника. Индикатор визуальной настройки существенно упрощает процедуру настройки устройства приёма и обработки сигналов.

На приведённом рис. 5.16 диод VD1 является одновременно элементом детектора АРУ и детектора основного каскада. Между VD1 и резистором R_ф включен кремниевый диод VD2. Выходные характеристики кремниевых диодов обладают ярко выраженной нелинейностью в области малых токов и напряжений. При малых значениях постоянной составляющей на выходе детектора ток через VD2 мал, а его сопротивление постоянному току велико, поэтому напряжение на базе регулируемого транзистора практически не меняется и АРУ не работает.

При увеличении сигнала на выходе детектора до некоторого значения сопротивление диода VD2 в цепи АРУ начинает резко уменьшаться, транзистор постепенно запирается.

Изменением U_см на базе регулируемого транзистора можно частично регулировать величину задержки.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 1843; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!