Схемы ару на транзисторах

Схемы ару на транзисторах

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) — самая древняя из всех автоматических регулировок в БРТА. Она появилась одновременно с изобретением супергетеродинного метода приема и применялась уже в первых промышленных приемниках этого типа. Правда, на первых порах она называлась несколько иначе — автоматическая регулировка громкости (АРГ), что вполне отражало потребительскую сущность этой системы.

Дело в том, что величины сигналов, наведенных в приемной антенне от различных передающих станций, могут отличаться друг от друга в тысячи и десятки тысяч раз. И теоретически при отсутствии системы АРГ во столько же раз должен меняться и уровень громкости на выходе приемника. На самом деле это, конечно же, невозможно; если при приеме сигнала маломощной удаленной станции с напряженностью поля в точке приема в 10 мкВ радиопередача все же слышна, хоть и тихо, то при приёме мощной местной станции, создающей напряженность поля, скажем, в 1 мВ, низкочастотный сигнал на выходе приемника должен возрасти в 100 раз (это по напряжению!) или в 10 000, раз (. ) по мощности.

Естественно, этого не происходит, а про исходит другое: сигнал мощной местной станции принимается таким приемникам с совершенно недопустимыми нелинейными искажениями.

До появления систем АРГ с этим боролись с помощью ручного регулятора громкости, пользоваться которым приводилось непрерывно при перестройке с одной станции на другую.

Идея автоматической регулировки состояла в том, чтобы поручить самому приемнику определять уровень принимаемого сигнала и в соответствии с этим либо уменьшать, либо увеличивать чувствительность приемника. А поскольку чувствительность любого приемника, как известно, напрямую зависит от общего коэффициента усиления всего тракта, то система АРГ должна была превратиться в систему АРУ, т.е. систему, автоматически регулирующую коэффициент усиления приемника при приеме станций с разным уровнем сигнала.

При поверхностном подходе к решению проблемы наиболее правильным казалось осуществлять такую регулировку в УЗЧ, поскольку регулировать предполагалось именно громкость звучания. Однако такая регулировка неизбежно привела бы к резкому уменьшению динамического диапазона, что исказило бы воспроизводимый звук не меньше, чем нелинейные искажения.

Окончательное решение свелось к введению АРУ в тракты промежуточной и высокой частот, поскольку любое изменение уровня модулированного сигнала не меняет динамический диапазон модулирующего сигнала.

Рис.2.24. Кланг-регистр;а — блок плавных регуляторов тембра; 6 — схемы фиксированных регуляторов;

в — полная схема кланг-регистра

Оставалось выбрать форму управляющего сигнала. Таким самый удобным сигналом оказалась постоянная составляющая на выходе детектора, поскольку ее величина была прямо пропорциональна амплитуде несущей модулированного сигнала, а полярность можно было выбрать любой, изменяя полярность включения детекторного диода, благо это никак не отражалось на процессе детектирования.

Известно, что крутизна характеристики транзистора напрямую зависит от величины «смещения» рабочей точки и определяет коэффициент усиления каскада, А что такое «смещение в базе»? Это по существу величина постоянного напряжения — положительного или отрицательного в зависимости от типа проводимости транзистора.

Значит, изменяя в определенных пределах величину этого постоянного напряжения, можно в соответствующих пределах изменять крутизну характеристики транзистора и, следовательно, коэффициент усиления каскада, а значит и приемника в целом.

Остальное оказалось делом техники и в результате появилась первая практическая схема АРУ которая оказалась никуда не годной. Она, правда, эффективно регулировала усиление приемника, но при этом с одинаковым удовольствием уменьшала громкости как самых мощных местных станций, так и любых другие в том числе и тех маломощных удаленных, сигналы которых и без того были едва слышны.

Потребовалось объяснить схеме, что уменьшать усиление надо избирательно — при приеме только тех станций, сигнал которых превышает некоторый определенный уровень. Это оказалось не так уж и сложно: для этого понадобилось всего лишь включить последовательно в цепь АРУ вспомогательный источник постоянного напряжения противоположной полярности. И до тех пор, пока постоянная составляющая от продетектированного сигнала оставалась меньше напряжения вспомогательного источника, система АРУ не работала, а начинала работать только тогда, когда управляющее напряжение АРУ превышало напряжение задержки.

Это дополнение сделало систему АРУ вполне работоспособной, и в таком виде она верой и правдой служила во всех приемниках на протяжении многих лет. Схема такой «простой» АРУ с задержкой приведена на рис. 2.25, а.

Однако со временем выяснилось, что ее эффективность не всегда, оказывается достаточной и в ряде случаев не обеспечивает нужного уменьшений усиления при приеме самых мощных станций. Тогда возникла идея предварительно усилить управляющий сигнал АРУ с помощью усилителя постоянного тока (УПТ) на дополнительном транзисторе, в результате чего появилась схема усиленной АРУ с задержкой (рис. 2.25, б). Низкочастотная составляющая продетектированного сигнала через фильтр-делитель R7R9С4 и разделительный конденсатор С2 поступает на УЗЧ, а постоянная составляющая усиливается транзистором VТ6 и подводится к базе транзистора VТ4 (УПЧ) непосредственно и к базе транзистора VT1 (УВЧ) через дополнительную фильтрующую цепь R3С1. Схема обеспечивает изменение выходного сигналя но более чем в два раза (на 6 дБ) при изменении напряжения на входе приемника от 40 до 4000 мкВ (на 40 дБ).

Со временем системы АРУ непрерывно совершенствовались, «обрастая» различными дополнениями. В качестве примера приведем высокоэффективную схему с дополнительным УПТ и отдельным детектором АРУ, примененную в свое время в промышленном профессиональном радиоприемнике КРУ (рис. 2.25, в) и позволившую при охватывании системой АРУ всего двух каскадов (УВЧ и УПЧ) обеспечить изменение сигнала на выходе на 6 дБ при изменении входного сигнала на 60дБ (в 1000 раз).

Читайте также:  Все существующие браузеры список

Схема работает следующим образом, При отсутствии сигнала тран­зистор VТ4 (УПТ) закрыт. При появлении сигнала транзистор открывается и через резистор R8 начинает протекать дополнительный ток транзистора УПТ. Поскольку потенциал базы транзистора не меняется (он определяется только напряжением батареи GВ1), дополнительное падение напряжения в цепи эмиттера транзистора УПТ приводит к уменьшению тока через транзистор и, следовательно, к уменьшению усиления.

При изменении этого тока от 0,5 мА до нуля усиление первого каскада УПЧ изменяется в 30. 40 раз. Значительная часть тока транзистора УПТ ответвляется в цепь эмиттера транзистора VТ1 (УВЧ) через диод задержки VD1, осуществляя АРУ и в этом каскадt. Глубина регулировки в этом каскаде — 50 раз по напряжению.

Рис. 2.25. Схемы АРУ в вещательных приемниках:

а — «простая» АРУ с задержкой; б — усиленная АРУ с задержкой и усилителем постоянного тока (УПТ);

в — двухкаскадная задержанная АРУ с УПТ в профессиональном промышленном приемнике КРУ

Эта схема особенно эффективна в коротковолновых приемниках, поскольку благодаря своему высокому быстродействию позволяет бороться с «федингом» — периодическими короткими замираниями приема.

Можно было бы привести еще немало других схем АРУ (например АРУ с регулировкой вперед и назад, ключевую АРУ и др.), однако и приведенной информации вполне достаточно, чтобы вы получили необходимые представления о принципах работы и схемотехнике систем АРУ.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9526 — | 7348 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) — самая древняя из всех автоматических регулировок в БРТА. Она появилась одновременно с изобретением супергетеродинного метода приема и применялась уже в первых промышленных приемниках этого типа. Правда, на первых порах она называлась несколько иначе — автоматическая регулировка громкости (АРГ), что вполне отражало потребительскую сущность этой системы.

Дело в том, что величины сигналов, наведенных в приемной антенне от различных передающих станций, могут отличаться друг от друга в тысячи и десятки тысяч раз. И теоретически при отсутствии системы АРГ во столько же раз должен меняться и уровень громкости на выходе приемника. На самом деле это, конечно же, невозможно; если при приеме сигнала маломощной удаленной станции с напряженностью поля в точке приема в 10 мкВ радиопередача все же слышна, хоть и тихо, то при приёме мощной местной станции, создающей напряженность поля, скажем, в 1 мВ, низкочастотный сигнал на выходе приемника должен возрасти в 100 раз (это по напряжению!) или в 10 000, раз (. ) по мощности.

Естественно, этого не происходит, а про исходит другое: сигнал мощной местной станции принимается таким приемникам с совершенно недопустимыми нелинейными искажениями.

До появления систем АРГ с этим боролись с помощью ручного регулятора громкости, пользоваться которым приводилось непрерывно при перестройке с одной станции на другую.

Идея автоматической регулировки состояла в том, чтобы поручить самому приемнику определять уровень принимаемого сигнала и в соответствии с этим либо уменьшать, либо увеличивать чувствительность приемника. А поскольку чувствительность любого приемника, как известно, напрямую зависит от общего коэффициента усиления всего тракта, то система АРГ должна была превратиться в систему АРУ, т.е. систему, автоматически регулирующую коэффициент усиления приемника при приеме станций с разным уровнем сигнала.

При поверхностном подходе к решению проблемы наиболее правильным казалось осуществлять такую регулировку в УЗЧ, поскольку регулировать предполагалось именно громкость звучания. Однако такая регулировка неизбежно привела бы к резкому уменьшению динамического диапазона, что исказило бы воспроизводимый звук не меньше, чем нелинейные искажения.

Окончательное решение свелось к введению АРУ в тракты промежуточной и высокой частот, поскольку любое изменение уровня модулированного сигнала не меняет динамический диапазон модулирующего сигнала.

Рис.2.24. Кланг-регистр;а — блок плавных регуляторов тембра; 6 — схемы фиксированных регуляторов;

в — полная схема кланг-регистра

Оставалось выбрать форму управляющего сигнала. Таким самый удобным сигналом оказалась постоянная составляющая на выходе детектора, поскольку ее величина была прямо пропорциональна амплитуде несущей модулированного сигнала, а полярность можно было выбрать любой, изменяя полярность включения детекторного диода, благо это никак не отражалось на процессе детектирования.

Известно, что крутизна характеристики транзистора напрямую зависит от величины «смещения» рабочей точки и определяет коэффициент усиления каскада, А что такое «смещение в базе»? Это по существу величина постоянного напряжения — положительного или отрицательного в зависимости от типа проводимости транзистора.

Значит, изменяя в определенных пределах величину этого постоянного напряжения, можно в соответствующих пределах изменять крутизну характеристики транзистора и, следовательно, коэффициент усиления каскада, а значит и приемника в целом.

Остальное оказалось делом техники и в результате появилась первая практическая схема АРУ которая оказалась никуда не годной. Она, правда, эффективно регулировала усиление приемника, но при этом с одинаковым удовольствием уменьшала громкости как самых мощных местных станций, так и любых другие в том числе и тех маломощных удаленных, сигналы которых и без того были едва слышны.

Потребовалось объяснить схеме, что уменьшать усиление надо избирательно — при приеме только тех станций, сигнал которых превышает некоторый определенный уровень. Это оказалось не так уж и сложно: для этого понадобилось всего лишь включить последовательно в цепь АРУ вспомогательный источник постоянного напряжения противоположной полярности. И до тех пор, пока постоянная составляющая от продетектированного сигнала оставалась меньше напряжения вспомогательного источника, система АРУ не работала, а начинала работать только тогда, когда управляющее напряжение АРУ превышало напряжение задержки.

Читайте также:  Failure initializing input devices fallout 2

Это дополнение сделало систему АРУ вполне работоспособной, и в таком виде она верой и правдой служила во всех приемниках на протяжении многих лет. Схема такой «простой» АРУ с задержкой приведена на рис. 2.25, а.

Однако со временем выяснилось, что ее эффективность не всегда, оказывается достаточной и в ряде случаев не обеспечивает нужного уменьшений усиления при приеме самых мощных станций. Тогда возникла идея предварительно усилить управляющий сигнал АРУ с помощью усилителя постоянного тока (УПТ) на дополнительном транзисторе, в результате чего появилась схема усиленной АРУ с задержкой (рис. 2.25, б). Низкочастотная составляющая продетектированного сигнала через фильтр-делитель R7R9С4 и разделительный конденсатор С2 поступает на УЗЧ, а постоянная составляющая усиливается транзистором VТ6 и подводится к базе транзистора VТ4 (УПЧ) непосредственно и к базе транзистора VT1 (УВЧ) через дополнительную фильтрующую цепь R3С1. Схема обеспечивает изменение выходного сигналя но более чем в два раза (на 6 дБ) при изменении напряжения на входе приемника от 40 до 4000 мкВ (на 40 дБ).

Со временем системы АРУ непрерывно совершенствовались, «обрастая» различными дополнениями. В качестве примера приведем высокоэффективную схему с дополнительным УПТ и отдельным детектором АРУ, примененную в свое время в промышленном профессиональном радиоприемнике КРУ (рис. 2.25, в) и позволившую при охватывании системой АРУ всего двух каскадов (УВЧ и УПЧ) обеспечить изменение сигнала на выходе на 6 дБ при изменении входного сигнала на 60дБ (в 1000 раз).

Схема работает следующим образом, При отсутствии сигнала тран­зистор VТ4 (УПТ) закрыт. При появлении сигнала транзистор открывается и через резистор R8 начинает протекать дополнительный ток транзистора УПТ. Поскольку потенциал базы транзистора не меняется (он определяется только напряжением батареи GВ1), дополнительное падение напряжения в цепи эмиттера транзистора УПТ приводит к уменьшению тока через транзистор и, следовательно, к уменьшению усиления.

При изменении этого тока от 0,5 мА до нуля усиление первого каскада УПЧ изменяется в 30. 40 раз. Значительная часть тока транзистора УПТ ответвляется в цепь эмиттера транзистора VТ1 (УВЧ) через диод задержки VD1, осуществляя АРУ и в этом каскадt. Глубина регулировки в этом каскаде — 50 раз по напряжению.

Рис. 2.25. Схемы АРУ в вещательных приемниках:

а — «простая» АРУ с задержкой; б — усиленная АРУ с задержкой и усилителем постоянного тока (УПТ);

в — двухкаскадная задержанная АРУ с УПТ в профессиональном промышленном приемнике КРУ

Эта схема особенно эффективна в коротковолновых приемниках, поскольку благодаря своему высокому быстродействию позволяет бороться с «федингом» — периодическими короткими замираниями приема.

Можно было бы привести еще немало других схем АРУ (например АРУ с регулировкой вперед и назад, ключевую АРУ и др.), однако и приведенной информации вполне достаточно, чтобы вы получили необходимые представления о принципах работы и схемотехнике систем АРУ.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8921 — | 7229 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

При изучении схем подключения электретных микрофонов [1] вызывает глубокое удивление их однообразность. Точка соединения микрофона и нагрузочного резистора подключается к собственно усилителю через разделительный конденсатор (Рис. 1) в 100% изученных схем.


Рис. 1

Возможно, существуют и другие схемы подключения, но автору они не встречались. В то же время любой, кто плотно и долго связан со звуковоспроизведением, видимо, не будет резко возражать против того факта, что любой конденсатор на пути звукового сигнала, является нежелательным компонентом. Особенно это касается электролитических конденсаторов, поневоле применяемых в случае достаточно низкого входного сопротивления усилительного каскада.

Прикидочное исследование режимов работы электретных микрофонов [2] показало, что, во-первых, они представляют собой источники тока и, во-вторых, максимальная амплитуда их выходного сигнала наблюдается, когда падения напряжения на микрофоне и нагрузочном резисторе одинаковы.

Рассмотрим одну из известных [3] схем микрофонного усилителя с системой АРУ, выполненного на ОУ (Рис. 2).


Рис. 2

Схема состоит из собственно неинвертирующего усилителя на ОУ DA1, на неинвертирующий вход которого поступает искусственная средняя точка с делителя R3R4, а также входной сигнал через разделительный конденсатор С2; управляемый делитель сигнала ООС (резистор R5, конденсатор С1 и сопротивление канала полевого транзистора с P-N переходом VT1); детектора выходного усиленного сигнала (конденсаторы С3,С4 и диоды VD1, VD2 ). Продетектированный выходной сигнал отрицательной полярности управляет проводимостью канала VT1, увеличивая его, за счет чего снижается коэффициент усиления ОУ.

Учитывая наличие постоянной составляющей делителя, образованного электретным микрофоном и его нагрузочным резистором, можно сделать вывод, что компоненты C2R3R4 — совершенно лишние. Роль R4 прекрасно выполняет сам микрофон, а R3 — его нагрузочный резистор. Конденсатор же С2 — вообще лишний, как класс.

В итоге получилась схема, приведенная на рис. 3.


Рис. 3

RC-фильтра R3C1 обеспечивает дополнительную фильтрацию напряжения питания электретного микрофона. В принципе, он опциональный (необязательный), но вообще-то, довольно полезен. Номинал резистора R1 подбирается такой величины, чтобы в точке его соединения с микрофоном была примерно половина напряжения питания. Резисторы R4R6 линеаризируют передаточную функцию управляемого резистора на полевом транзисторе VT1.

Читайте также:  Mikrotik neighbor discovery protocol

Вместо резистора R5 в цепи ООС может быть включен двойной Т-образный фильтр (справа), поднимающий полосу частот, соответствующую диапазону голоса. Его АЧХ показана на плоттере Боде из измерительных приборов Мультисима (внизу)

Естественно, любые теоретические разглагольствования могут быть приняты во внимание только в случае их подтверждения практикой. Поэтому схема, показанная на рис. 3, была исследована на макете.

Использованы имевшиеся в наличии микромощный ОУ на МОП-транзисторах TLC271 и TL081. Результаты были идентичными. В принципе, в качестве ОУ можно использовать любой "звуковой" ОУ (к которым категорически НЕ относятся LM358/324 и их клоны. ). Электретный микрофон для этих экспериментов был использован типа J60. Повторять эксперименты с другими микрофонами было сочтено нецелесообразным по затратам времени. Эпюры сигналов с выхода ОУ регистрировались цифровым осциллографом "RIGOL DS1052E". "Тестовой фразой", проговариваемой в микрофон с примерно одинаковой громкостью, была: "Раз-два-три-четыре-пять, вышел зайчик погулять". Конечно, для чистоты эксперимента было бы желательно использовать запись, воспроизводимую через динамик, но уж что получилось, то получилось.

Вначале была исследована схема без АРУ. Детектор и полевой транзистор не подключались, а от нижнего вывода конденсатора С2 к общей минусовой шине был подключен резистор 10 кОм. Т.о., коэффициент усиления составил 11. Выходной сигнал при быстрой (10 мс/дел) и медленной (100 мс/дел) развертках на расстоянии 20 см ото рта до микрофона показаны, соответственно, на рис 4.

Вызвал удивление размах сигнала (пик-пик), составивший более 2 В. А это значит, что сигнал с микрофона составлял около 200 мВ.

Далее вместо резистора 10 кОм был подключен полевой транзистор КП303Ж с начальным током стока 0,85 мА и напряжением отсечки 0,7 В. Его затвор был подключен к минусовой шине, благодаря чему обеспечивалось минимальное сопротивление его канала и, соответственно, максимальное усиление. Выходной сигнал такой схемы показан на рис. 5.

Как видно, сигнал с микрофона усиливается избыточно, аж до клипирования, что свидетельствует о применимости полевого транзистора с таким небольшим начальным током стока при сопротивлении резистора ООС порядка 100 кОм.

Далее исследовалась полная схема, со всеми, показанными на рис. 3 компонентами. Выходные сигналы при проговаривании "тестовой фразы" с расстояния, соответственно, 20 и 60 см (при медленной развертке) показаны на рис. 6, а с расстояния 60 (при быстрой развертке) — на рис. 7.

Как видно из этих эпюр, размах сигнала составил около 4 В при удовлетворительной форме, чего вполне достаточно для обычных применений. К сожалению, первоначальный "выброс" амплитуды (пока система АРУ еще не сработала), зарегистрировать не удалось. Суслик был не виден, но на слух он присутствовал.

Наконец, были исследованы еще два полевых транзистора с бОльшим начальным током стока и напряжением отсечки (соответственно, еще один КП303Ж с начальным током стока 1,2 мА и напряжением отсечки 0,9 В, а также КП303В с начальным током стока 2,6 мА и напряжением отсечки 1,2 В). Выходной сигнал с первым из них при расстоянии до микрофона 20 см (при медленной развертке) показан на рис. 8, а выходные сигналы со вторым при расстоянии до микрофона 10 см и 40 см (при медленной развертке) показаны на рис. 9.

В первом случае размах сигнала составил почти 5 В, а во втором — почти 7 В!

Из этих экспериментально полученных данных видно, что для практических целей желательно использовать полевые транзисторы с минимально возможным напряжением отсечки. Начальный ток стока существенно не влияет на стабилизируемую амплитуду выходного сигнала при данном сопротивлении резистора ООС.

Наконец, был апробирован режим "мютирования" (заглушения) микрофона путем короткого замыкания инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ. На слух "щелчков" при таком способе мютирования не наблюдалось.

На "закуску" — аналогичная по функции схема, выполненная на транзисторах (может, кому приглянется): Рис. 10. Правда, она не макетировалась "вживую", только симулировалась в Мультисиме. Показала практически такие же результаты, как и схема на ОУ.

Полевой транзистор Q1 с резистором R1 представляют собой модель электретного микрофона. Номиналом нагрузочного резистора R2 подбирается половина напряжения питания в точке соединения его с микрофоном. Номиналом резистора R4 подбирается равенство коллекторных токов Q2 и Q3. Полевой транзистор Q4 с резистором R5 представляет собой параметрический генератор тока для дифкаскада на транзисторах Q2 и Q3. Аналогичную роль играет и транзистор Q7 с резистором R9. для транзистора Q6. В принципе, эти генераторы тока могут быть заменены на обычные резисторы, но с ними параметры усилителя получше по определению. Наконец, переменный резистор в цепи ООС на транзисторе Q5 и детектор выходного сигнала — такие же, как в схеме на ОУ.

Выводы:

  1. На суд представлен еще один усилитель для электретного микрофона, не претендующий на исключительность, но несколько более простой, чем известные. За счет исключения одного разделительного конденсатора в тракте прохождения звукового сигнала — более качественный по определению.
  2. Учитывая достаточно высокое значение коэффициента усиления, обеспечиваемого этим усилителем, ОУ для него, для обеспечения достаточной полосы пропускания, должны иметь граничную частоту хотя бы 5. 10 мГц.
  3. Данный усилитель без системы АРУ может быть использован для высокочувствительного усиления сигналов с электретного микрофона.
Ссылка на основную публикацию
Стоит ли учиться на нефтяника
Добыча газа и нефти — очень популярная сфера в России. Именно поэтому большое количество выпускников стремится поступать на специальность «Нефтегазовое...
Сони плейстейшен нетворк вход
Игры по сети, развлечения, друзья, покупки и многое другое – ваше сетевое приключение начинается в PSN. Подключитесь к нашему сетевому...
Сони f3112 xperia xa
Недорогой смартфон компании Sony (22 990 рублей за Dual версию) с интересным дизайном, LTE, двумя отдельными слотами для SIM-карт, слотом...
Стойка для аудио аппаратуры своими руками
Решил создать данную тему,т.к. думаю форумчанам будет интересно почитать, а кому то и поделиться личным опытом, по изготовлению своими руками...
Adblock detector