Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (4-е издание, 1986) (1095423), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Дополнительная мощность сигнала поставляется (<накачивается») генератором напряжения, управляющего значением С (1). В связи с этим его часто называют генератором накачки, а управляющее колебание — напряжением накачки. Управляющее колебание наряду с обозначением ег (1) = Е соэ (ю 1+ + у) в дальнейшем часто будет записываться в форме е„(1) = Еи соз х х(ю„(+у). Способ получения периодически изменяющейся емкости поясняется схемой на рис. 10.9, а. К нелинейной емкости С„подводится управляющее напряжение накачки е„= Ен соз (го„1+ у), наложенное на постоянное напря- жение Е,.
Фильтр Ф, преграждает путь току частоты оз„в цепь источника сигнала, а фильтр Ф, — току частоты сигнала оз (и близких к оз частот)в цепь накачки. Наложим условие Е (( Еи. Тогда, как указано в 910.1, можно пренебречь изменением емкости под действием сигнала и считать, что закон изменения емкости определяется одним лишь управляющим напряжением. Основываясь на формуле (10.5"), примем С(Г) С, [1 — т ссьз(соя(+у)[ = Св — ЛС сов(о!а(+ у), т ~ 1, (!0.34) ал сл бу Рис. !0.9. Воздействие на нелинейную емкость напряжений накачки и сигнала (о) и схема аамсщеиия для слабого сигнала (6) 3!5 где (| О.
35) ЛС = псСе; у — начальная фаза. На рис. !0.9, б представлена эквивалентная линейная параметрическая схема, на которой цепь накачки не показана. Определим полный ток через емкость С (!) с помощью общего выражения (10. 7): с (!) -= [Са — ЛСсоз (Ли|-Г у)[[ — иЕ япи([+ Е сов в1вн ЛСч|п(в„г —, у) =— =- — вС, Е з|п в! + ')и (сои + в) ЛСЕ яп [(вн + и) 1 аг у) -г + '!а(оз„— и) ЛСЕ з!п1(сои — со|1+ у[, ( ! 0.36) Частота в„+ и яв Зв в полосу прозрачности фильтра Ф, не попадает; следовательно, ток в цепи источника сигнала является суммой двух токов: на частоте и и на комбинационной частоте ви — в, близкой к и (поскольку, ии ж 2в).
Первый из этих токов, сдвинутый по фазе относительно е (!) = = Е соз в! на угол 90=, не может создавать активную проводимость — ни положительную, ни отрицательную. С точки зрения получения эффекта усиления интерес представляет комбинационное колебание разностной часто- ты и„— в, особенно в частном случае сон = 2в. При этом ток на частоте оз !ии. са (1);:- с„(!).= + ',', (ви — и) ЛСЕ яп[(и„— и)!+у[ — -+')аозЛСЕ х х а|п (со!+ Т);= 'р', вЛСЕ соч [в(+ у — и!2[. (10.3?) Амплитуда этого тока ! = '!, иЛСЕ.
При ЭДС источника е (!) =- Е соз в! и токе 1„(!), определяемом выраже- нием (10.37), отдаваемая источником мощность Рм= — соч у — — [= — вЛС:япу =б,и —, 2 1, 2 2 2 2 где символом изб ! н 1 ис„ б. =- — ' соз [у — ~ =-- — яп у 2! (10.38) обозначена эквивалентная активная проводимость, учитывающая расход мощности источника сигнала. Таким образом, приходим к схеме замещения (рис. 10.10, б), соответствующей параметрической цепи, показанной на рис. 10.10, а.
Комбинационная частота ви + и =- Зи в этой схеме не учитывается, а частота и„— со совпадает с частотой в. В результате по отношению к источнику сигнала параметрическая схема (см.рис. 10.10,а) приводится к схеме постоянными параметрами, Периодическое изменение С (!) с частотой в„=-2и приводит лишь к появлению активной проводимости 6асо шунтирующей постоянную емкость С„.
Рассмотрим три следующих характерных режима; у =О, и:2 и — пс2 (рис. 10,11). В первом случае (у = 0) С (!) модулнруется таким образом, что С!т), и„ Рис. 10.10, Параметрическан емкостная цепь [а) и схема замещения для сигнала с ча- стотой, вдвое меньшей частотм накачки (б) 316 а> шоу и Эк а Рис. !О.!2. Параметрическая индуктиннан цепь (а) и схема замещения сигнала с частотой, вдвое меньшей частоты накачки (б) Рнс. !О.!!.
Напряжение на емкости и законы ее изменения при различных на. чальиых фазах 3!7 изменение запаса энергии в емкости за период колебания Гыи — — 2п!щн (а также за период Т„=. 2лlоэ) равно нулю. При этом 6,„= О. Во втором случае (у — — и!2) максимальная скорость нарастания С (!) имеет место в моменты, когда напряжение проходит через максимумы; при этом часть энергии, запасенной в емкости, переходит в устройство, изменяющее емкость.
По отношению к источнику Э!(С это равносильно шунтированию постоянной емкости С„положительной активной проводимостью 6,„= = (т!2) шСа. Наконец, в третьем случае, при у =. — и!2, когда С (!) убывает вобласти е (!) = Е и нарастает в области е (!) = О, активная проводимость отрицательна: 6,„=- — (т!2) шСа.
Этот результат согласуется с результатами приведенного выше качественного рассмотрения принципа параметрического усиления. Отрицательная проводимость 6а„ учитывает приток энергии от генератора накачки в цепь, содержащую С (!). В данном примере с электронно-управляемой емкостью прирос~ энергии, запасаемой в емкости, происходит за счет работы, совершаемой генератором накачки при уменьшении емкости (преодоление сил электрического поля при движении электронов и дырок через потенциальный барьер в области запирающего слоя):. Результаты, аналогичные полученным выше для С (!), нетрудно вывести также и для периодически изменяющейся индуктивности Е (1).
Исходя из схемы рис. 10.12, а при изменении иидуктивности по закону Е (!) = Е„(1 + т соз (пэ„! + у)! (10.39) находим ток с помощью соотношения (!0.11) (при т << !) !3 ! !' (!) = ! е (!) с(! = Е з(п оэ! ж !. (!) ьэгэ(!+Ф сов(ын г+у)! Е ( = — (1 — гп соч (пэ„! л у) ! з(п оэ! = Е ~ — з(п ш!— эойэ <оэ.э и! т — — 5!и [(о! -1- оэп) 1+ у) — з3п ((оэ — оэн) 1 — 7)~. 2ы! и 2аэ1-ч !!ри ь„=-- 2ь ток на частоте ь (!) Š— ыпь1-1-Š— ып(ь1 1- 1 ьйо 2ооко он 4-у) = Š— 5!пь(+ Š— соз ' оойо 2ы1-о т 2т 2 Рис. 10.13. Напряжение и тои в катушке, индуктивность ко.
торой убывает нри наиболь. ших значениях тока Первое слагаемое никак не влияет на расход мощности, а второе, сдвинутое относительно ЭДС сигнала на угол и/2 — у, определяет расход мощности оп Ео 1 н Х ш та . Е~ Ро~ — — — со5 ( — У~ ' 5!и У сток 2ы1.о 2 (, 2 ! 2ьйо 2 2 где Сок== — '" 51ПУ 2ы 1-о — эквивалентная активная проводимость.
Таким образом, при о>к -- 2ь получается схема замещения, изображенная на рис. 1О.!2, б. Фазоквые соотношения между е(1) =. Е соз ь(, 1 (!) = — — (Е ь(.о) ып ь! и индуктивностью Е (1), изменяющейся по закону (10.39), видны из рис. 10.!3, построенногодля у =- — л12. В данном случае проводимость Сок отрицательна ( — т)2ьЕо), если при прохождении тока ! (!) через амплитудные значения Е (1) убывает, а при прохождении его через нуль С(1) возрастает. Энергия вводится в цепь за счет работы, совершаемой устройством накачки при уменьшении индуктивности, обтекаемой током (преодоление сил магнитного поля, стремящихся сблизить витки и увеличить индук. тивность катушки).
10.6. ОДНОКОНТУРНЫИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Из предыдущего параграфа следует, что введением в колебательный контур переменной емкости или индуктивности можно при соответствующем законе изменения параметра осуществлять усиление колебаний. Простейшая схема одноконтурного параметрического усилителя с переменной емкостью изображена на рис. 10.14, а. Нелинейная емкость Сиа находится под воздействием двух напряжений: сигнального с частотой ь и накачки с частотой оон. Разделительные конденсаторы Ср защищают генератор накачки и источник сигнала от постоянного напряжения Е„используемого для установления рабочей точки на вольт-фарадной характеристике варикапа.
Блокировочный дроссель Е л преграждает путь в цепь не~очипка Е, токам высокой частоты ь и ьи. Рассмотрим сначала режим работы усилителя при точном соблюдении условия ь — ь„!2. В этом, так называемом синхронном режиме комбинационная частота ьи — ь совпадает с частотой ь, так что в контуре существует ток только на частоте ь. Схема замещения для синхронного режима я е/г э а з" а/ Рис. 19.14. Однаьонтуриый параметрический усилитель (а) и схема замещения (о) (/ — амплитуда тока генератора).
Прн подключении дополнительной проводимости 6з„напряжение на выходе будет Е = / (6, + 6н Ц 6,и) — //(26н 1- 6„,), а мощность, выделяемая в проводимости нагрузки, Р ! Е(Е6) ! 6 Ез м 1 2 4пн (1-!-Озн!2бн)з Отсюда коэффициент усиления мощности Кн — — Р; 'Р, = 1/(! + 6щ/26н)т. (10.40) Напомним, что 6щ, — отрицательная величина. Из этого выражения непосредственно вытекает параметрического усилителя (в синхронном режиме) (6,н ( <26н нли то!Се/2<26н, (10.41) условие устойчивости тю ь" откуда критическое значение коэффициента параметрической модуляции псин — 2 (26н/охСз) = 2/()ан. (10 42) где Яч„— добротность контура с учетом 6! и 6„— -6;. Заметим, что при 6,„= — 6„, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
