К таким генераторам относятся: мультивибраторы, блокинг-генераторы, генераторы петлеобразного напряжения, генераторы линейно изменяемого напряжения (ГЛИН).


АВТОГЕНРАТОР С ИНДУКТИВНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.
1905041910
Сс – смещение
Cбл - блокиров.М – коэф. магн. связи за счет расстояния между катуш-ми.

Рассмотрим схему по переменной составляющей, т.е. источник питания и источник смещения замкнуты на блокировочные емкости.
Ua – напряжение на нелинейном элементе(э-к), Uk – напряжение контура. Из законов Кирхгофа: ia=i1+i2; Uk+Ua=0 →Ua=-Uk; Uk=→ ; поставляем в выражение для токов: . Ток через активный элемент опред-ся:, где Ri- внутреннее сопротивление нелинейного элемента, S – крутизна нелинейного элемента.
- ЭДС взаимоиндукции, подставляем в выражение для тока ia. . Приравниваем два выражения для тока i2:
→. Делим на LC: Введем обозначения для этого уравнения: , . Решение в виде , где . А0 и φ0 – амплитуда и фаза.
Найдем α – коэффициент затухания: . Рассмотрим случаи, когда: 1) М=0, α>0 – колебаний в автогенераторе нет, условие затухания;
2) , положительная связь, - колебания нарастают. В начальный момент времени S=S0 – крутизна в рабочей точке;
- уравнение возбуждения колебаний в автогенераторе: 1) чем больше S0 и Ri (усиление), тем проще возбудить колебания; 2) чем больше потери r, тем сложнее возбудить колебания.
УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ ГЕНЕРАТОРА. ОСНОВА КВАЗИЛИНЕЙНОГО МЕТОДА.
Eсм

S–крутизна, с увеличение амплитуды колебаний меняется, S – зависит от рабочей точки, поэтому ДУ нелинейно.Установившийся режим – это режим работы автогенератора при постоянной амплитуде колебаний. За счет нелинейного ВАХ нелинейного элемента на его выходе появляются высшие гармоники основной частоты, т.к. после стоит колебательный контур. Q>>1 – добротность колебательного контура. R на резонансной частоте велико, а на всех остальных частотах мало, поэтому высшими гармониками на выходе можно пренебречь, т.е. система ведет себя как бы линейно, т.е. на выходе гармонические колебания.
Основа квазилинейного метода: в установившемся режиме автогенератора его можно считать линейной системой. Тогда крутизна S=SСР – средняя крутизна, которая определяется амплитудой токов и напряжений: , где I1 – амплитуда первой гармоники выходного тока, Um – амплитуда колебаний в установившемся режиме. Тогда заменяем S в уравнении на SСР, поэтому затухания практически равно нулю. - условие установившихся колебаний. Условие возбуждения колебаний: .
АМПЛИТУДА УСТАНОВИВШИХСЯ КОЛЕБАНИЙ.

Построим зависимость SСР от амплитуды колебаний, возникающих в контуре.
Если увеличивать М (сводить катушки индуктивности), то прямая будет опускаться и когда пресечет график S0, то даст амплитуду установившихся колебаний Umуст.
Колебательная характеристика – это зависимость амплитуды первой гармоники выходного тока от амплитуды колебаний, возникающих в автогенераторе: I1=f(Um).
. - сопротивление обратной связи.
РЕЖИМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОГЕНЕРАТОРА
20320171450МЯГКИЙ РЕЖИМ ВОЗБЖДЕНИЯ - Это
71945542545
режим, при котором автогенератор возбуждается самопроизв-но. Характеристическая зависимость SСР=f(Um) определяется величиной напряжения смещения на входе нелинейного элемента.
Если М мало, то прямая обратной связи высоко: М<<MКР, колебаний нет. Увеличиваем М, М=МКР, но условие возбуждения не выполнено , колебаний нет, увеличиваем М дальше М>MКР. , возникают колебания, . Дальнейшее увеличение М приводит к нарастанию амплитуды установившихся колебаний. Если М уменьшать, то Umуст уменьшаются, когда М=МКР колебания не срываются: . Когда М<MКР колебания сорвутся и Um=0. При одно и том же коэффициенте магнитной связи МКР происходит возникновение и срывание колебаний. Рассмотрим это в колебательной характеристике.
18497551437640М>MКР – возникновение колебаний. До тех пор пока мы можем сводить катушки индуктивности. Характеристика возбуждения – это зависимость амплитуды установившихся колебаний от коэффициента взаимоиндукции М Umуст=f(M) для мягкого режима работы:
возникновение и срыв колебаний при одном М
ЖЕСТКИЙ РЕЖИМ ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОГЕНРАТОРА – это режим, при котором при возбуждении колебании необходимо подать дополнительное колебание с амплитудой больше критического значения или увеличить обратную связь.
(Точку берем на нижнем участке)
При жестком режиме зависимость SСР=f(Um).
1)М<MКР Um=0, колебаний нет, увеличиваем М. 2) М=М`КР , не выполнено условие самовозбуждения S0<SКР.
3) М=М``КР , не выполнено условие возбуждения.
4) М>M``КР , возникают колебания. С ростом М амплитуда колебаний Um растет. Уменьшаем М, Um уменьшается, когда М=М``КР, то условие . М<M``КР и равно М=М`КР . Уменьшаем М дальше до М<M`КР Um=0 – срывание колебаний.
1905029845
В жестком режиме возбуждения возникновение и срыв колебаний происходит при разных значениях МКР. ВЫВОДЫ: 1) недостаток жесткого режима возбуждения является необходимость либо: подавать возбуждающий сигнал, увеличение обратной связи, изменение напряжения ЕС. 2) при жестко режим возбуждения амплитуды могут быть больше, чем в мягком, т.е. выше помехоустойчивость. 3) в ж. режиме большие токи на выходе, выше КПД.ЦЕПЬ АВТОСМЕЩЕНИЯ
Избавляет от недостатков жестк. режима (возбужден. колебаний самопроизвольно, работа при больших Ес на входе (в уст. режиме))
Позволяет соединять все плюсы мягкого и жесткого режима возбуждения автогенератора.

(1)
Еп – напр. питания

Rc, Cc – цепь смещения
(2)
(1) (2)
В начальный момент при включении питания находимся в мягком режиме возбуждения. По мере нарастания колебаний напряжение смещения растет и переходим в жесткий режим работы автогенератора.
РАСЧЕТ ЦЕПИ АВТОСМЕЩЕНИЯ.
left350520Необходимо знать iCMAX – максимальный входной ток, Umуст – амплитуду в установившемся режиме, UC0 – напряжение смещения в установившемся режиме.

, - постоянная составляющая входного тока.
- табличный коэффициент.
- угол отсечки.
Задаем условие, чтобы снималось плавно нарастающее напряжение смещения: постоянная времени - - период колебаний. Если RC∙CC очень велико, то появляется явление прерывистой генерации, нарастание амплитуды колебания может превысить скорость установления смещения на входе, т.е. напряжение смещения становится запирающим для нелинейного элемента и колебания срываются. Затем емкость разрежается через сопротивление, возвращающее напряжение смещения к нулю, колебания возникают вновь и все повторяется.
69659556515
-844553175
АВТОГЕНЕРАТОР (LC-ген) С КОНТУРОМ ВО ВХОДНОЙ ЦЕПИ С ИНДУКТИВНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.

Уравнение контура: ; для нелинейного элемента: . Продифференцируем уравнение и получим: 1847850114300!!!! или
190119050800
АВТОГЕННЕРАТОР С ИНДУКТИВНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПОДАЧЕ ПИТАНИЯ.

Lдр (дросселя)
1.постоянная составляющая не подается в контур, т.к. есть СБЛ.
2.нагрузкой нелинейного элемента по постоянной составляющей является активное сопротивление дросселя RА ДР.
3.переменная составляющая не подается в источник питания, т.к.
4.нагрузкой нелинейного элемента по переменной составляющей является RЭКВ контура.
RC - ГЕНЕРАТОРЫ.LC – генератор нельзя использовать на низких частотах, т.к. LC большие, т.е. большие габаритные размеры, а это приводит к тому, что контур плохо перестраивается по частоте и низко добротен. схема:
198942558
Еп – напр. питания

-17780057785Посмотрим, на сколько сможет сдвинуть фазу этот 4-полюсник: Δφ – сдвиг фаз U1 относительно U2, максимальный сдвиг меньше 900.

Для поворота фазы на 1800 необходим минимум 3 RC-цепочки. Для этого рассмотрим однокаскадный RC-генератор.


Uвых - Uос
(обр. связь)




Из второго и третьего уравнения выражаем неизвестные токи через ток и ставим в первое уравнение.


Найдем коэф. обр. связи:

Найдем мнимую часть и приравняем ее нулю – условие баланса фаз (резонанс):

(частота генерации, где выполнено условие баланса фаз)

коэффициент обратной связи на частоте генерации. - условие возбуждения генератора
ДВУКАСКАДНЫЙ RC-ГЕНЕРАТОР (С МОСТОМ ВИНА В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ).
Мост Вина:

UocUвых
Имеем два каскада, возможен поворот на 3600, цепь обратной связи должна повернуть сигнал 0 или 3600, чтобы был выполнен баланс фаз.


условии, что и . Условие возбуждения автогенератора: .
ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАЦИИ В RC-ГЕНЕРАТОРЕ С МОСТОМ ВИНА.
Для повышения стабильности частоты необходимо вести дополнительную обратную связь. (в цепь ПОС вводится ООС – R, R3)


U2=Uвых - коэффициент обратной
связи предыдущего случая, т.к. ток тот же.
Коэффициент обратной связи можно уменьшить из-за наличия К увеличивается, т.к. , чем выше коэффициент, тем стабильнее частота.
ГЕНРИРОВАНИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ.
Синусоидальные колебания бесконечно дифференцируемы во времени. Несинусоидальные колебания характ-ся разрывом во времени функции или одной из ее производных, такие колебания называют разрывными или релаксационными, а сами генераторы релаксационными генераторами. К таким генераторам относятся: мультивибраторы, блокинг-генераторы, генераторы петлеобразного напряжения, генераторы линейно изменяемого напряжения (ГЛИН).
МУЛЬТИВИБРАТОРЫ.
Это двухкаскадный RC-усилитель с положительной обратной связью. Одна из связей обязательно должна быть емкостной. Работает в двух режимах: автоколебательном режиме и ждущем режиме. Автоколебательный режим имеет два квазиустойчивых состояния равновесия, ждущий имеет одно состояние квазиустойчивого равновесия. Используются в качестве задающих генераторов прямоугольных импульсов, расширителей импульсов, делителей частоты следования импульсов.
МУЛЬТИВИБРАТОР С КОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВЫМИ СВЯЗЯМИ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ.

1.считают, что транзистор открывается при UБЭ=0
2.если транзистор открыт, то он насыщен и UБ=0, UКЭ=0 (пренебрегают).
3.если транзистор закрыт, то IКО=0, обратный ток коллектора, Iбо=0. Начинают рассматривать с момента Т1 -открыт, Т2 – закрыт, С2 заряжена до напряжения (-ЕК), а емкость С1 перезаряжается через открытый транзистор Т1.
4.пренебрегают инерционными свойствами транзистора (открывается/закрывается мгновенно)
Этапы работы схемы:
Разряд емкости С1 по цепочке: +С1→RБ2→ЕБ→Т1(э-к)→-С1; - постоянная времени.
Заряжается емкость С1 по цепочке: +ЕК→Т2ОТКР(э-б)→С1→RK1→-EK. - постоянная времени.
разрядка емкости С2: +С2→RБ1→ЕБ→Т2ОТКР(э-к)→-С2; .
заряд емкости С2: +ЕК→Т1ОТКР(э-б)→С2→RК2→-ЕК; .
Tзарс1с2 << Tраз с1с2
-1714527940Временные диаграммы работы мультивибратора.
С момента [0 t1] Т1 – открыт и насыщен, UK1=0, UБ1=0; Т2 – закрыт, UK2=EK, UБ2↓→стремясь к –ЕБ, т.к. идет разрядка емкости С1.
В момент времени t1 достигается UБ2=UБ ОТПИРАНИЯ=0, Т2 начинает открываться. iK2↑, |UK2|↓, а по знаку UK2↑. UБ1↑ и Т1 начинает закрываться→iK1↓, |UK1|↑, а по знаку UK1↓→-EK. UБ2↓ пошел лавинообразный процесс: Т1 – закрывается, Т2 – открывается. [t1-t2]: заряд емкости С1, что приводит к формированию фронта импульса. И дальше процесс повторяется. (Если например увеличить емкость С2, то дольше разрядка). , чтобы были прямоугольные импульсы.
МУЛЬТИВИБРАТОРОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНОГО ИМПУЛЬСА.
Для упрощения считают, что ЕБ=ЕК. Необходимо подсчитать длительность импульса . Расчет начинаем делать начиная описывать разрядку С2: , где t – текущее значение времени, t1 – емкость начинает разряжаться. При этом UБ1 в точке t2 равно нулю. → определяем t2-t1: с первого транзистора. Аналогично снимаем со второго Т2. . - период повторения. Фронт импульса – это то время, в течение которого устанавливается напряжение 0.9UK – максимальное значение. ; ;; . МУЛЬТИВИБРАТОР С КОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВЫМИ СЯЗЯМИ В ЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ.

Изначально мультивибратор в устойчивом состоянии равновесия Т2 – открыт (- на базе), Т1 - закрыт. Разряд С1: +С1→RБ2→ЕК→Т1(Э_К)→ -С1, ,
разряд емкости С1 определяет время закрытого состояния Т2, а С2 – время закрытого состояния Т1.
Заряд С1: +ЕК→Т2ЭБ→С1→RK1→ - EK; .
Разряд С2: +С2→RБ1→ЕБ→Т2→-С2, ;
Заряд С2: +ЕК→Т1ЭБ→С2→RК2→-ЕК,
, чтобы уменьшить фронт.
Временные диаграммы:

t1-t2 – время задержки выходного импульса, время рассасывания неосновных носителей в базе насыщенного транзистора. t3-t2 – этап подготовки, t3-t4 – этап регенерации. [0, t1] – Т1 – закрыт, Т2 – открыт и насыщен; [t1, t2] - - время рассасывания неосновных носителей в базе. [t2, t3] - . [t3, t4] - Т1 начинает открываться, , по знаку, , , Т2 продолжает закрываться, , идет лавинообразный процесс: Т1 открывается и переходит в насыщенное состояние, Т2 закрывается и переходит в режим отсечки. [t5, t6] – разряд С1, , [ t6] – Т2 начинает открываться, , по модулю, и Т1 начинает закрываться. Идет лавинообразный процесс: Т1 – закрывается и переходит в режим отсечки, Т2 – открывается и переходит в режим насыщения.
Минимальный период запускающего импульса: , , - из прошлой лекции. .
МУЛЬТИВТБРАТОР С ЭМИТОРНОЙ СВЯЗЬЮ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ.

Преимущество: есть только одна емкостная связь → напряжение на коллекторе устанавливается быстрее → прямоугольная форма импульсов на выходе; импульсы на выходе несимметричные: большую часть периода Т2 закрыт, меньшую Т2 – открыт.
Разряд С: +С→RБ2→ЕК→RЭ→Т1→-С, .
Заряд С: +ЕК→RЭ→Т2→С→RК1→-ЕК, . .
Пусть Т1- открыт, Т2- закрыт. Начинается разрядка С: URБ2↓, т.к. заряд емкости С падает. Когда UБ2=UОТПИР Т2 начинает открываться, , т.е. Т1 начинает закрываться, а по знаку более отрицательное, . Лавинообразный процесс: Т1 – закрывается, Т2 – открывается и насыщается. Начинается зарядка С: , Т1 - начинает открываться, , Т2 начинает закрываться. Идет лавинообразный процесс: Т1 – открывается, Т2 – закрывается. Временные диаграммы:
Сами………………………………………………………
ЖДУЩИЙДанная схема может работать в ждущем режиме. В ждущем режиме Т1 закрывается падением напряжения на RЭ, которое создается током открытого Т2, при правильном подборе параметров схемы. Схема имеет такой же вид, толь имеется цепь запуска.

(Uзапуска)
МУЛЬТИВИБРАТОР С ИСТОКОВОЙ СВЯЗЬЮ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ.

Т1 – открыт, Т2 – закрыт. Идет разряд С по цепочке: +С→Т1→RИ→RЗ1→-С, . , , , Т2 начинает открываться, , , Т1 начинает закрываться. UC1 более положительный, . Идет лавинообразный процесс: Т1 – закрывается, Т2 – открывается. Начинается зарядка С: +ЕК→RC1→C→T2→RИ→-ЕС, . , , Т1 начинает открываться. Идет лавинообразный процесс: Т1 – открывается, Т2 – закрывается.
МУЛЬТИВИБРАТОР С ИСТОКОВОЙ СВЯЗЬЮ В ЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ.
Т1 - закрыт за счет тока открытого Т2 при правильном подборе RИ. Импульсы на выходе прямоугольные и несимметричные. Входной запускающий импульс UЗАПУСКА >0. Цепь разряда С: +С→Т1→RИ→RЗ2→-С, . Заряд С: +ЕС→RС1→С→Т2→RИ→-ЕС, .
(с истоковой - ждущий)
БЛОКИНГ ГЕНЕРАТОР.
- это однокаскадный усилитель с импульсным трансформатором в цепи положительной обратной связи. Может работать в ждущем режиме, автоколебательном, импульсном режиме, синхронизации и деления частоты. Используется в высоко частотных импульсных генераторах в качестве модуляторов и подмодуляторов. Минусы: низкая стабильность по частоте по сравнению с мульти вибратором и по форме импульсов, наличие импульсного трансформатора, т.е. нельзя микроминиатюризировать. Плюсы: короткие импульсы до 10 мкс, короткий фронт импульсов, до 1 мкс, возможность получать высокую пиковую мощность , высокой скважности и малой средней мощности , где С – период повторений, возможно получать импульсы на выходе разной полярности и амплитуды, высокая надежность, низкое входное сопротивление.
ПРОСТЕЙШИЙ ТРАНЗИСТРНЫЙ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР.

В начальный момент времени транзистор заперт +С емкости, которая заряжается в предыдущий период. Емкость разряжается через ЕК, при этом начинает убывать напряжение на емкости и транзистор начинает отрываться. Идет изменение тока коллектора, работает обратная магнитная связь и транзистор лавинообразно открывается и уходит в режим насыщения. Начинает заряжаться емкость и транзистор начинает закрываться, опять появляется положительная обратная связь, транзистор закрывается и емкость заряжается.……………………………………………………
Транзистор открывается «-« на базе. [0, t0] – емкость С разряжается: +С→R→EK→-C, , , , , UНАГ=0, [t0] - , через транзистор течет ток , возникает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора за счет изменения и в базовой обмотке наводится переменная, возрастающая ЭДС магнитной индукции. Замыкается обратная связь и начинается лавинообразный процесс: транзистор открывается и переходит в режим насыщения, формируется фронт импульса. [t0, t1] – фронт импульса. Напряжение на емкости не успевает сильно измениться. [t1, t1`] – емкость заряжается током базы открытого насыщенного транзистора, положительная обратная связь разомкнута, . В момент t1` транзистор переходит в активный режим работы, т.е. он начинает закрываться, - переменный, возникает магнитный поток в сердечнике трансформатора, уменьшающийся, поэтому замыкается положительная обратная связь, . [t1`, t2] – формируется активная часть среза импульса. [t2] – транзистор закрывается и переходит в режим отсечки. [t2, t3] - и стремиться к –ЕК и формируется пассивная часть среза импульса. В момент [t3] происходит выброс энергии, обратный хвост импульса, за счет рассеивания магнитной энергии, накопленной в сердечнике трансформатора. С [t3, t0`] идет пауза, емкость С разряжается и все повторяется снова. В схеме в начальной обмотке стоит диод и дополнительное сопротивление для погашения паразитных колебаний и рассеивания части магнитной энергии через тепло, чтобы не сжечь коллекторный переход.
………………………………………………………………………………………
При отсутствии этой цепи возможен пробой коллекторного перехода. Т.к. блокинг-генератор работает с другими схемами, то в момент перехода (паузы) ЕК может уменьшаться, для предотвращения этого в цепи ставят RФИЛЬТРА и СФИЛЬТРА, в паузу СФ заряжается и является дополнительным накопителем электрической энергии, а во время импульса СФ разряжается через транзистор, снижая потребление энергии от источника. RБ, RК – для ограничения токов, т.к. токи большие.
Диаграммы простого БГ

ЖДУЩИЙ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР.
(запирание от доп. источника)

(запирание с пом. делителя)
R, C – чтобы уменьшить амплитуду запирающего импульса. С1 – чтобы убрать переменную составляющую при обратной связи. «- +» на R1 создает запирающее напряжение на транзисторе. Ждущий режим создается подачей запирающего напряжения на базу.
СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР.
В автоколебательном режиме стабилизация по частоте у блокинг-генератора мала, и в целях ее повышения блокинг-генератор синхронизируют импульсом большей стабильности по частоте.

R1 – определят уровень срабатывания диода. ТСИН<ТСОБ – блокинг-генератор срабатывает каждый раз на синхронизирующий импульс.
180784571755
НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПРЕОБРАЗ-ИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.
К простейшим нелинейным процессам относится нелинейное усиление, выпрямление, ограничение и стабилизация токов и напряжений, модуляция, детектирование, умножение, преобразование. Свойство всех нелинейных процессов в том, что происходит преобразование спектра сигнала.
Модуляция – это изменение одного параметра ВЧ колебания по закону f(t) – передаваемого сообщения. ; - амплитудная модуляция, - частотная модуляция, - фазовая модуляция.
АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ –
Заключается в том, что амплитуда ВЧ гармонических колебаний изменяется в соответствии с передаваемым НЧ сигналом. , - амплитуда и частота ВЧ колебаний, - коэффициент модуляции, отклонение ампл. огибающей к ампл. несущей.
- НЧ передаваемое сообщение. Пусть - НЧ гармоническое колебание. . , При этом должно быть. Если , то наблюдается перемодуляция, т.е. огибающая не амплитудно-модулированных колебаний не повторяет форму кривой - НЧ колебаний. Мощность , . Графическое представление амплитудно-модулированных колебаний:

СПЕКТР АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ.

-11493526035
(при модуляции гармонич. сигналом) (в спектре модулирующего сигнала много гармоник)
Векторное представление АМ-колебания
Амплитудно-модулированные колебания по фазе совпадают с несущим колебанием (). Вектор - это сумма трех векторов: - вектор несущего колебания, и - вектора боковых колебании.
Мощность АМ-сигналаP0=U0^2 / 2R (нет модуляции)
Для мгновенной мощности:
Pmax = U0^2 * (1+m)^2 / 2R
Pmax = U0^2 * (1-m)^2 / 2R
Pср = P0+pmax+Pmin = P0*(1+m^2/2)
ЧМ и ФМ колеб. имеют мощность равную мощности немодулир-го колебания: Pср=U0^2 / 2R;
СХЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ АМ.
Процесс модуляции состоит в перемножении двух функций: ()и (). Поэтому напряжение на выходе должно быть пропорционально произведению двух напряжений.
1) линейная система с переменным параметром:
можно использовать параметрическую проводимость
(под действием давления или температуры изм-ся проводимость)
Если на входе цепи действует напряжение u(t)=Um*cos(w0*t), то при условии, что контур настроен в резонанс на частоте w0 и Rк<<1/g, ток в цепи можно представить в виде
Полученное выражение показывает, что при выполнении указанных ограничений, параметрический модулятор обеспечивает АМ несущего колебания.

2) Использование нелинейного сопротивление (диода)
АМодулятор на диоде

, . Описываем характеристику нелинейного элемента с помощью полинома: . - на выходе должно быть высокочастотное колебание и произведение . Подставляем , при помощи НЭ необходимо выделить: , где . больше, чем больше , т.е. больше нелинейность НЭ. На выходе RНЭ нужно иметь LC- контур, чтобы отсечь ненужные гармоники. Контур должен быть настроен на . Ширина модулированного сигнала должна быть меньше ширины пропускания контура, чтоб на выходе выделить только амплитудно-модулированные колебания.
Т.к. несущая частота потребляет большую мощность , то используют схему балансной модуляции.
ФМ и ЧМ
ЧМ и ФМ колеб. имеют мощность равную мощность немодулир-го колебания: Pср=U0^2 / 2R;
ФМ(ЧМ) – пропорциональное первичному сигналу изменение фазы (частоты).
Фазовое колебание всегда модулировано по частоте. При частотной модуляции частота ВЧ колебания получает приращение dw; при фазовой – фаза – d(Fi). В общем случае модулированное колебание можно записать в виде:
где ПСИ – мгновенная фаза
Тогда частота
А фаза
Отсюда следует, что любые изменения частоты приводят к изменению фазы и наоборот.
Поэтому ЧМ и ФМ объединяют в угловую модуляцию
ЧМ ФМ колебания при модуляции гармоническим сигналом почти неотличимы. u=Um(w0t + m1,2*cosПt)
---------------------------------------------ЧМ

Кчм – коэфф. частотной модуляции.
-частота при a(t)=0

- девиация частоты, макс. отклонение частоты при частотной модуляции.
В этом случае мгновенная фаза будет изменяться во времени:
В рез-те ЧМ-колебание можно представить:

(тоже самое для ФМ)
Модуляционная хар-ка – зависимость амплитуды первой гармоники выходного тока I1 модулятора от напряжения смещения Ucпри постоянном напряжении несущего сигнала UwoСПЕКТР ФМ-КОЛЕБАНИЯ

Фаза нижней боковой частоты сдвинута от-но несущей частоты на 180.
ЧМ ФМ СЛОЖНЫМ СИГНАЛОМ


ФМ сигналом x(t) совпадает с ЧМ сигналом X’(t) прямоуг. формы.
Каждое колебание с угловой модуляцией м.б. получено в рез-те фазовой модуляции первичным сигналом x(t); ЧМ первичным x1(t)
СХЕМА БАЛАНСНОГО МОДУЛЯТОРА
БАЛАНСНОМОДУЛИРОВАННЫЙ – сигнал, в спектре которого отсутствует несущая, т.е. имеются только 2 боковые полосы
Получить балансномодулированный сигнал можно с помощью перемножителя(ниже). Если на вход подать сигналы u(t) a(t), то выходной сигнал будет пропорционален их произведению.
Значит в спектре сигнала имеются только 2 сигнала с частотами w-П w+П

СХЕМА МОДУЛЯТОРА С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ВХОДУ (принцип работы?)



Входной сигнал на нелинейном участке, т.к. на выходе иначе будет усиление 3-х сигналов (если участок линейный)
СХЕМА С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ВЫХОДУ
Ua = Uп*cosПt + Ea
КВАДРАТИЧНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Квадратичное детектирование наблюдается при малых сигналах. Малое напряжение – его амплитуда соизмерима с величиной участка, в пределах которого хар-ка диода нелинейна!
Характеристика детектирования - зависимость амплитуды выходного напряжения детектора от амплитуды высокочастотного напряжения, подводимого ко входу.
Очевидно, для детектирования без искажений детекторная характеристика должна быть линейной. В этом случае по её наклону можно определить коэффициент передачи Кд.
ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР, схема с открытым входом

с закрытым входом:

ЧАСТОТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Принцип частотного детектирования состоит в преобразовании ЧМ колебания (в АМ с послед. детектированием) в линейной системе в колебания с другим видом модуляции с последующим детектированием преобразованного колебания безынерционной нелинейной цепью.
Преобразовать ЧМ колебание можно вколебания следующих видов:
амплитудно – частотно – модулированное (АЧМ), у которого амплитуда меняется в соответствии с изменением частоты колебания при сохранении частотной модуляции. Это преобразование можно осуществить в линейнойцепи с реактивными элементами, сопротивление которых зависит от частоты. АЧМ колебания затем детектируются АД;
фазочастотное с последующим фазовым детектированием.
Очевидно, в конечном итоге в любом случае изменение частоты преобразуется в изменение амплитуды непосредственно или в фазовом
детекторе.
ЧАСТОТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
В кач-ве простейшего преобразователя ЧМ-АМ можно использовать колеб. контур, расстроенный отн-но несущей частоты.
ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР
Для уменьшения нелин. искажений при широкой полосе ЧМ используют ЧД, 2 контура которого расстроены отн-но несущей в разные стороны.
Ec1, Ec2, wр1>w0, wр2<w0, D1, D2, R1, R2, UвыхUвых=Uk1-Uk2
разность 2-х продетектированных напряжений и оказ-ся пропорциональной dw.
При w=w0 |U1|=|U2|
минус – сложность настройки контуров


ДЕТЕКТОР ОТНОШЕНИЙ
В схеме исп-ся 2 связанных контура, настроенных на несущую частоту w0

На высокой частоте данную схему можно заменить экв-ой, считая что Ср для ВЧ есть короткое замыкание, а дроссель ХХ
1/Ri, U’, U’’, U1
Напряжение в т.А относительно земли:

Приложенные файлы

  • docx 11696911
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий