SU1322416A1 - Резонансный перестраиваемый усилитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике . Цель изобретени  - расширение диапазона плавной перестройки резонансной частоты. Резонансный пе,- рестраиваемый усилитель содержит катушку 1 индуктивности, конденс атор 2, инвертирующий 3 и неинвертирукнций 5 &ыход . 1Ь усилители с переключаемыми коэффициентами усилени , аналоговый перемножитель 4 сигналов, регулируемый источник 6 посто нного напр жени  и компаратор 7. Резонансный перестраиваемый усилитель содержит две параллельные цепи с обратной св зью. Переключение коэффициентов передачи усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи перемножител  4, т.е. при нулевом петлевом усилении в обеих цеп х обратной св зи, что исключает возникновение помех от переходных процессов. Цель достигаетс  введением усилител  5, источника 6 и компаратора 7. Даны ил. выполнени  усилителей 3 и 5. Зил. (Л с оэ to го 4

Description

rww

Изобретение относитс  к радиотех- нике может использоватьс  в частотно-избирательных радиотехнических устройствах.

Цель изобретени  - расширение диа- пазона плавной перестройки резонансной частоты.

На фиг.1 приведена электрическа  функциональна  схема предложенного резонансного перестраиваемого усили- тел , на фиг, 2 и 3 - электри еские принципиальные схемы инверти эующего и неинвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усилени ,

Резонансный перестраиваешь усили- тель по фиг.1 содержит катушку 1 индуктивности , конденсатор 2, инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усилени , аналоговьш перемножитель 4 сигналов, неинверти- рующий усилитель 5 с переключаемым коэффициентом усилени , регулируемьй источник 6 посто нного напр жени , компаратор 7, выход 8.

Инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усилени  (фиг.2) содержит операционный усилитель (ОУ) 9, резисторы 10-12 иключ13

Неинвертирующий усилитель 5 с пе- реключаемым коэффициентом усилени  (фиг.З) содержит операционный усилитель 14, резисторы 15 и 16 и ключ 17

Резонансный перестраиваемьм усилитель работает след- тощим образом.

Работу резонансного перестраиваемого усилител  рассматривают на примере с включением входного усиливаемого сигнала последовательно с катушкой 1, как генератора напр жени .

Резонансный перестраивае1мый усилитель содержит две параллельные цеп с обратной св зью. Перва  цепь с обратной св зью образована последовательно соединенными аналог овым пере- множителем 4 и инвертирующим усилителем 3 в пр мой ветви, конденсатором 2 в цепи обратной св зи. Входом цепи  вл етс  вход аналогового перемножител  4, выходом - вьпсод инверти рующего усилител  3. Втора  цепь с обратной св зью образована последовательно соединеннЬгми аналоговым перемножителем 4, неинвертируюш;им усилителем 5 в пр мой ветви и катушкой 1 индуктивности в цепи обратной св зи Входом цепи  вл етс  вход аналоговог перемножител  4, а выходом - выход неинвертирующего усилител  5.

Дл  каждой из цепей, без учета активных сопротивлений спраЗведливо соотношение

s Т К К/ где Xg - реактивное сопротивление

на входе цепи по отношению к общей шине, Хр - реактивное сопротивление в

цепи обратной св зи; К -- коэффициент усилени  инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 К - коэффициент усилени  аналогового перемножител  4. Пусть положительным значени м напр жени  на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножител  4 как неинвертирующего перемножител  с коэффициентом К, передачи (О К 1) и работа инвертирующего усилител  3 с коэффициентом передачи, равным единице, что обеспечиваетс  разомкнутым состо нием ключей 13 и 17 за счет логического нул  на их входах управлени . Тогда дл  первой цепи

J- wC

1

1

ivC( +KKi)

С(1 + КК,),

W - текущее значение угловой частоты сигналаi

С - величина емкости конденсатора 2;

величина эквивалентной емкости LC-контура, .   второй цепи

LO L

6У

шЬ

------;

L

4х

1 - к,

где L - величина индуктивности катушки 1 индуктивности, L, - величина экв юaлeнтнoй индуко

тивности LC-контура.

При этом 1Ф1еет место одновременное увеличение емкости и индуктивности LC-контура в 1 КК и 1 /1 - К раз соответственно 5 по сравнению с их исходным значением, соответствующим значению К, равному нулю.

Равенство единице коэффициента усилени  неинвертир тощего усилител  5 обеспечивает устойчивость в цепи с положительной обратной св зью дл  второй цепи и увеличение индуктивности LC-контура при увеличении абсолютной величины К.

31322

При К,, равном нулю, что происходит при равенстве нулю напр жени  на выходе регулируемого источника 6 С С, Lg, L.

вх

Отрицательным значени м напр жени  j на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового пе- рамножител  4 как инвертирующего пе- ремножител  с коэффициентом передачи,

равным - К

1

-1 -К О

и работа инвертирующего усипител  3 с коэффициентом передачи, равным минус единице, а неинвертирующего усилител  5 с коэффициентом передачи, равным К, что обеспечиваетс  замкнутым состо нием ключей 13 и 17 за сче логической единицы на их входах управлени .

Тогда дл  первой цепи С g С(1 -

L

1 + КК.

- К), а дл  второй цепи L

При этом имеет место одновременно уменьшение емкости и индуктивности LC-контура в 1/1- К и 1+ КК раз соответственно, по сравнению с их исходным значением, соответствующим значению К, равному нулю. Равенство единице абсолютной величины коэффи-- циента усилени  инвертирующего усилител  3 обеспечивает устойчивость в цепи с положительной обратной св зью дл  первой цепи и уменьшение емкости LC-контура при увеличении абсолютной величины К.

С учетом активного сопротивлени  индуктивной ветви контура и равенств нулю фазовых сдвигов в схемах элементов цепей комплексна  передаточна  функци  резонансного перестраиваемог усилител  дл  областей положительных и отрицательных значений напр жени  регулируемого источника 6 равна соответственно

Wg(jw)

U.

W.

1 + KK,W5.-Ki W

где W - комплексна  передаточна  функци  пассивной цепи, образованной последовательно соединенными катушкой 1 индуктивности и конденсатором 2 на входе и конденсатором 2 на выходе}

Wji - комплексна  передаточна  функци  пассивной цепи, образованной последовательно соединенными конденсато

j ,

10

5 ром 2 и катутлкой кой 1 на . Соответственно

1 на входе и катушW ,

j N;

W2

jb

7

где a., a, - действительна  часть

1

W,

W

функций W , r. j, jb, j.b - мнима  часть функций

г-.

Коэффициенты а, а, Ь, Ь  вл ютс  функци ми частоты величин С и L и активного сопротивлени  индуктивной ветви LC-контура, равного г

1 М

М

bi

u) -I- w

ux:r -Й

где M +U)4C2r2 - 2CL) + 1.

Соотв.етственно модули передаточных функций резонансного перестраиваемого усилител  при положительных и отрицательных напр жени х от регулируемого источника 6 равны )W( A.(JU))L.

.IfLlS

(1+КК,а4-К,а,)2+ (

lWj,(ju))LJ A(jw)t.. ,

(1 +K K,a,- K,a.,)2 +(, - ,,) .

Пусть необходимо произвести перестройку резонансной частоты в диапазоне частот от минимальной до максимальной f „„ , измен   напр О

жение на выходе регулируемого источника 6 от максимального отрицательного через нуль до максимального положительного . Если прин ть среднее значение резонансной частоты, равной

о ср

Vf -f

МСЧКС

перекрытие по частоте перестройки при одновременном и одинаковом максимальном изменении емкости и индуктивности LC-контура от исходных средних значений равно

р fо.«акс Р . ср1-е Мин

5

Смакс

с

полное

I f.

С

г

иик

перекрытие Р Р .

по частоте равно

о МП и

513224

«е Чокс «кс и „„„ , - соответственно максимальные и минимальные значени  индуктивности и емкости LC контура, соответствующие максимальной абсолютной величине коэффи- 5 циента передачи аналогового перемножител  4, равной К.- Так как

р

L 1 максимальное значение коэффициента

передачи аналогового перемножител  равно

маис

как

1 Pi

1

. p. 1 KK,«.c.

значение коэффициента передачи инвер- тирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 при разомкнутом ключе 13 и замкнутом аналоговом ключей 17 равно:

fi - 1 „

К Р.,

1 «« КС

Переключение коэффициентов передачи инвертирующегои неинвертирующего усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи аналогового перемножител  4, т.е. при нулевом петлевом усилении в обеих цеп х обратной св зи, что не приводит. к возникновению помех от переходных процессов.

При включении источника усиливае- мого сигнала последовательно с катушкой 1 индуктивности модуль коэффициента передачи резонансного перестраиваемого усилител  AJ(W)L. сохран етс  неизменным во всем диапазоне частот при неизменных активных потер х и равен добротности LC-контура

L

Если положительному напр жению на выходе .регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножител  4 как инвертирующего пере- множител , то дл  обеспечени  нужной величины и знака коэффициентов передачи в цеп х обратной св зи необхо

166

димо помен ть межд.у собой местами точки подключени  вторых выводов конденсатора 2 и катушки 1 индуктивности. Если источник усиливаемого сигнала

включен последовательно с конденсатором 2 как генератор напр жени , то комплексна  передаточна  функци  резонансного перестраиваемого усилител  соответствует на участках положительного и отрицательного напр жени  от регулируемого источника 6 выражени м

5

W(juJ)c.

W.(jw)c.

1 + - K,WI

Wi

1 -f- KK,W, -

.

5

0

5 0

45

-

При этом получаетс  увеличение модул  резонансного коэффициента передачи с увеличением частоты по диапазону .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Резонансньй перестраиваемый усилитель , содержащий последовательно соединенные аналоговый перемножитель сигналов, инвертирующий усилитель и конденсатор, другой вывод которого подключен к входу аналогового перемножител  сигналов и .к первому выводу катушки индуктивности, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона плавной перестройки резонансной частоты, введены неинвертирующий усилитель с переключаемым коэффициентом усилени  и последовательно соединенные регулируемьй источник посто нного напр жени  и компаратор, точка соединени  которых подключена к второму входу аналогового перемножител  сигналов, а второй вывод катушки индуктивности подключен к выходу неинвертирующего усилител  с переключаемым коэффициентом усилени , вход которого подключен к выходу аналогового перемножител  сигналов, при этом инвертирующий усилитель выполнен с переключаемым коэффициентом усилени , причем входы управлени  неинвертрфую- щего и инвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усилени  объединены и подключены к выходу компаратора .

   ОтЦ

   10

   0ml

   fFl 9

   Om2

   trn

   15

   Фиг.г

   0ml

   Редактор Н.Лазаренко

   Составитель А.Меньшикова

   Техред И.Попович Корректор С.Черни

   Заказ 2875/52Тираж 901Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Фиг.Ъ