Пример расчета трехфазной цепи Асинхронные машины Режим генератора Двухполупериодный выпрямитель Трехфазный трансформатор Полупроводниковые диоды Биполярные транзисторы Автогенераторы

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Параметрическое усиление сигнала. Одноконтурный и двухконтурный параметрические усилители. Возбуждение колебаний.

Интересными и полезными для радиотехнических приложений свойствами обладают линейные системы, которые описываются нестационарными системными операторами Т(t) зависящими от времени.

Закон преобразования входного сигнала здесь имеет вид

uвых(t)=T(t)uвх(t), 12.1

причем благодаря линейности системы

Т(t)[a1uвх1+a2uвх2]=a1Т(t)uвх1+a2Т(t)uвх2 12.2

При любых постоянных a1 и a2.

Цепи, описываемые равенством (12.1), называются параметрическими.

Термин связан с тем, что в составе таких обязательно присутствуют элементы, параметры которых зависят от времени.

В радиотехнических цепях находят применение следующие параметрические элементы: резисторы R(t), конденсаторы C(t) и индуктивности L(t).

Отличительная черта линейной параметрической системы – наличие вспомогательного источника колебаний, управляющего параметрами элементов. Рис.

 


Важная роль, отводимая в радиотехника параметрическим цепям, обусловлена их способностью преобразовывать спектры входных сигналов, а также возможностью создания малошумящих параметрических усилителей.


12.1. Прохождение сигналов через резистивные параметрические цепи.

Параметрическую цепь называют резистивной, если ее системный оператор имеет вид числа k(t), зависящего от времени и служащего коэффициентом пропорциональности между входным uвх(t) и выходным uвых(t) сигналами:

uвых(t)=k(t) uвх(t) 12.3

Простейшей системой такого вида служит параметрический резистор с сопротивлением R(t).

 


Закон, связывающий мгновенные значения напряжения и тока в этом двухполюснике,

u(t)=R(t)i(t) 12.4

Параметрический резистивный элемент может описываться также переменной во времени проводимостью

G(t)=1/R(t)

Реализация параметрических резистивных элементов. На практике параметрический управляемые резисторы создают следующим образом.

На вход безынерционного нелинейного двухполюсника с вольт – амперной характеристикой.

u=f(u)

подают сумму двух колебаний: управляющего напряжения uy(t) и напряжения сигнала uС(t).

При этом управляющее напряжение значительно превышает по амплитуде полезный сигнал.


Рис. Дифференциальная крутизна характеристики определяется «большим» управляющим напряжением.

 


Ток в нелинейном двухполюснике можно записать, разложив вольт – амперную характеристику в ряд Тейлора относительно мгновенного значения управляющего напряжения:

  12.5

Амплитуду сигнала выбирают столь малой, что в формуле (12.5) можно пренебречь вторыми и более высокими степенями величины uC(t).

Обозначив через iC(t) приращение тока в двухполюснике, вызванное наличием сигнала, получим

iC(t)»i'[uy(t)]uC=Sдиф[uy(t)]uC  12.6

Преобразование частоты. Ток называют трансформацию модулированного сигнала, связанную с переносом его спектра из окрестности несущей частоты w в окрестность некоторой промежуточной частоты wпр, совершаемую без изменения закона модуляции.

 


Преобразователь частоты состоит из смесителя – параметрического безынерционного элемента, и гетеродина – вспомогательного генератора гармонических колебаний с частоты wГ, служащего для параметрического управления смесителем.

Под действием напряжения гетеродина дифференциальная крутизна вольт – амперной характеристики смесителя периодически изменяется во времени по закону.

Sдиф(t)=S0+S1coswГt+S2cos2wГt+... 12.7

Если на входе преобразователя частоты действует напряжение АМ – сигнала

uC(t)=Um(1+McosWt)coswCt

то в соответствии с выражениями (12.6) и (12.7) в выходном токе появляется составляющая

где Um – постоянный коэффициент, равный амплитуда несущего колебания в отсутствии модуляции;

М – коэффициент амплитудной модуляции, характеризующий глубину модуляции.

W - частота модулирующего низкочастотного сигнала, частота гармонического колебания.

В качестве промежуточной принято выбирать частоту

wпр=|wГ-wС|;

ток на промежуточной частоте

  12.8

является АМ – колебанием с тем же законом модуляции, что и входной сигнал.

Где S0=S(0) – начальное значение сигнала;

если {D, 2D, 3D,...} – последовательность моментов времени то {S1, S2, S3,...} – отвечающая им последовательность значений сигнала.

Для выделения составляющих спектра с частотами, близкими к промежуточной частоте, в выходную цепь преобразователя включают колебательный контур, настроенный на частоту wпр.

Преобразование частоты широко используется в радиоприемных устройствах – так называемых супергетеродинах.

Структурная схема супергетеродинного приемника изображена на рис. 12.1.

 


Рис.12.1. Структурная схема супергетеродинного приемника.

Сигнал, принятый антенной, через фильтрующие входные цепи и усилитель радиочастоты УРЧ поступает на преобразователь.

Выходной сигнал преобразователя является модулированным колебанием с несущей частотой, равной промежуточной частоте приемника.

Основное усиление приемника и его частотная избирательность, т.е. способность выделять полезный сигнал из помех с другими частотами, обеспечиваются узкополосным усилителем промежуточной частоты УПЧ.

Большое достоинство супергетеродина – неизменность промежуточной частоты; для настройки приемника приходится перестраивать лишь гетеродин и в некоторых случаях колебательные системы, которые имеются во входных цепях и в УРЧ.


Общая электротехника и электроника