А.Н. Яковлев - Радиотехнические цепи и сигналы. Задачи и задания (1266314), страница 32
Текст из файла (страница 32)
е. проницаемость биполярного или полевого транзистораD = 1/ μ = 0 , где μ = SRi – статический коэффициент усиления, S иRi – крутизна и внутреннее сопротивление НЭ; En = 24 B . Ап-23111.3. ЗАДАЧИпроксимацию ВАХ осуществите с помощью гиперболического тангенса, т. е. I = A[1 + th(qU )] .Для автогенераторов на туннельном диоде заданными параметрами следует считать частоту генерации f 0 , смещение U 0 и характеристическое сопротивление контура ρ , равное 50 Ом. Расчет ипостроение зависимостей I1 = f (U m ) и Rcp = F (U m ) следует провести графоаналитическим методом по реальной характеристикеНЭ с использованием формул трех ординат.Таблица 11.1Номер варианта0123456789НЭ (номериз табл.
8.2)6786878763Схема генератораТрансформаторнаяТрансформаторнаяТрансформаторнаяИндуктивная трехточкаИндуктивная трехточкаИндуктивная трехточкаЕмкостная трехточкаЕмкостная трехточкаЕмкостная трехточкаНа туннельном диодеНомерподвариантаТаблица 11.2f0 ,МГцQ012345675.04.54.03.53.02.52.01.510095908580757065Ом3002752502252002002252500.500.550.600.650.700.750.800.85кОм109.59.08.58.07.57.06.581.0602750.9090.5553000.950, 3, 8Zp ,U0 ,ВНомер варианта1, 5, 72Zp ,U0 ,ВZp ,U0 ,В4, 6Zp ,9U0 ,ВU0 ,В0.00.10.20.30.40.50.60.7кОм5.004.754.504.254.003.753.503.25–1.6–1.5–1.4–1.3–1.2–1.1–1.0–0.6кОм109.59.08.58.07.57.06.5–1.6–1.5–1.4–1.3–1.2–1.1–1.0–0.60.400.350.300.250.300.350.400.356.00.83.00–0.46.0–0.40.305.50.92.75–0.25.5–0.20.25Будь благословенно божественное число,породившее богов и людей.ПифагорГЛАВА 12ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВС ИСПОЛЬЗОВАНИЕМФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ12.1.ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫПараметрические элементы.
Сходство и различие в основных свойствах параметрических и нелинейных цепей. Реализация активных параметрических цепей [1, 10.1…10.4; 2, 12.1].Единый подход к преобразованию сигналов как математической операции, осуществляемой функциональным преобразователем. Виды и характеристики функциональных преобразователей (ФП).
Основные преобразования формы и спектра сигналов с использованием аналоговых перемножителей сигналов(АПС) в интегральном исполнении. Применение АПС в различных областях радиоэлектроники (конспект лекций).Указания. Вопросы построения ФП, их характеристики,применение ФП и, в частности АПС, в радиоэлектронике – всеэто подробно рассмотрено в [19, 20].В настоящем разделе приводятся задачи по преобразованиямсигналов только с использованием АПС и ОУ – универсальныхФП в ряду радиотехнических схем.Задачи по прохождению сигналов через резистивные параметрические цепи и по преобразованию частоты в них даныв работе [6].23312.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ12.2.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯДля преобразования сигналов кроме традиционных НЭ используются также ФП (рис. 12.1).ФП – это интегральные микросхемы из комбинаций элементов(R, L, C) и полупроводниковых приборов, представляющие конструктивно неделимые узлы и предназначенные для выполнения математических операций.ФП могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Ниже речьпойдет об аналоговых ФП, использование которых целесообразнопри разработке радиотехнических, информационно-измерительныхи вычислительных систем, работающих с аналоговыми сигналами вреальном масштабе времени.uxuyuzПФФильтрuвыхuвых.фРис. 12.1Каждый ФП описывается своими внешними характеристиками:метрологическими и функциональными. Одной из основных функциональных характеристик ФП является математическая операция.Универсальный ФП – это безынерционная нелинейная или параметрическая цепь, в которой выполняется математическая операцияz = k0 xF ( y ) ,(12.1)где k0 – масштабный коэффициент, а F ( y ) – заданная функция,обеспечиваемая соответствующей схемой включения ФП и внешних резисторов.При F ( y ) = y ФП представляет собой перемножитель сигналов,при F ( y ) = 1/ y – делитель, при F ( y ) = y 2 и x = 1 – квадратор и т.
д.Другой важной характеристикой ФП является область допустиxmin ≤ x ≤ xmax ,мыхзначенийвходныхпеременныхymin ≤ y ≤ ymax , при которых выходная величина не выходит запределы: zmin < z < zmax .Среди разнообразных универсальных ФП главным по применимости является операционный усилитель (ОУ), выполняющий многие линейные математические операции: масштабирование, сложе-234ГЛАВА 12. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМние, вычитание, интегрирование, дифференцирование и др. В настоящее время ОУ широко используются в активных фильтрах,сумматорах, интеграторах, дифференциаторах (задачи даны вразд. 5.3 и 6.3 книги [28]), генераторах (разд. 11.3), компараторах,системах АРУ, мультиплексорах и т. п.Второе место по использованию в аналоговой технике после ОУзанимает аналоговый перемножитель сигналов (АПС).
Основноеего назначение – это выполнение операции перемножения сигналовU вых = k0U xU y * ,(12.2)где U вых – выходное напряжение; U x , U y – входные напряжения,приложенные ко входам x и y соответственно, при этом по каждому входу и выходуU min ≤ U ≤ U max .(12.3)При объединении входов перемножитель возводит в квадратприложенное к ним напряжение. АПС типа К525ПС2 и К525ПС3могут функционировать, кроме того, в режимах деления и извлечения корня (при этом используется и вход z АПС), а К525ПС3 – ещеи в режиме вычисления разности квадратов.Функциональные схемы преобразования показаны на рис. 12.2,а принципиальные схемы с типовыми включениями микросхем иосновные характеристики АПС – в прил. П.12.ux XuyYux XuzZuвыхXux,yYаuвыхuzвuвыхбuвыхZгРис.
12.2*Строго говоря, выходной сигнал реального АПС описывается уравнением:U вых = U ε + k0U xU y , где U ε – погрешность перемножения, включающая нелинейность перемножения и остаточное напряжение. Относительная погрешностьперемножения для различных АПС не превышает 2 % (табл. П.9).12.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ235На базе АПС могут быть реализованы такие преобразованиясигналов, как усиление, умножение и деление частоты, амплитудная модуляция (включая балансную), различные виды детектирования АМС (линейное, квадратичное, синхронное), детектированиеЧМК и ФМК, преобразование частоты и др.АПС можно рассматривать как параметрическую цепь с коэффициентом усиления K .
Если подать на один вход перемножителя(или делителя) входной сигнал U вх , а на другой напряжение U py ,регулирующее усиление, то амплитуда выходного напряжения перемножителя (делителя)()U пер = k0U py U вх = KперU вх ,или()U дел = 1/ k0U py U вх = K делU вх .(12.4)(12.5)Если в (12.4) и (12.5) коэффициент усиления сделать зависимымот амплитуды входного U вх или выходного U вых сигналов, товозможно динамическое управление уровнем выходного напряжения, которое широко используется в радиоэлектронной аппаратуредля повышения помехоустойчивости.На рис.
12.3, а, б приведены соответственно схемы сжатия (компрессор) и расширения (экспандер) динамического диапазона сигналов. В схеме рис. 12.3, а выходное напряжение mU вых детектораи опорное напряжение U оп суммируются в операционном усилителе (ОУ)U oy = U оп − mU выхи подаются на второй вход АПС, на выходе которогоU вых = k0U вхU oy = k0U вх (U оп − mU вых ) ,откудаU вых =k0U опU вх = K кU вх .1 + k0 mU вх(12.6)Из (12.6) видно, что при малых значениях U вх усиление схемымаксимально и равно k0U оп , а с ростом амплитуды входного сигнала оно падает (динамическое сжатие); при больших U вх схемаограничивает U вых на уровне U оп / m .236ГЛАВА 12. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМK0uxuвыхuоyuоп+K′0u′xДетекторU′oyДетектор+m′u′выхmuвыхаu′выхu′опбРис.
12.3Аналогично для схемы на рис. 12.3, б можно получить выражение′ =U вых1′ ,U ′ = К эU вх′′′ ) вхk0 (U оп − m′U вх(12.7)′ , коэффициент усииз которого видно, что с ростом значения U вхэления К и амплитуда выходного напряжения возрастают (динамическое расширение).Rэкв=R/(k0uy)uxUвыхIRuyРис. 12.4АПС, включенный последовательно с резистором R (рис. 12.4),дает один из наиболее эффективных способов управления сопротивлением. Эквивалентное сопротивление схемы АПС+R для входного сигнала U вх = U x определяется из выраженияRэкв = U x / I R ,гдеI R = k0U xU y ,т.
е. схема АПС+R – это сопротивление, управляемое напряжениемUy, прикладываемым ко второму входу АПС()Rэкв = R / k0U y .(12.8)Схема АПС+R нашла широкое использование в активныхRC-фильтрах и RC-генераторах, управляемых напряжением [20].23712.3. ЗАДАЧИБлагодаря обширным функциональным возможностям АПСшироко используется также в устройствах измерительной и вычислительной техники для умножения и деления напряжений, возведения в степень, извлечения корня, определения среднеквадратического отклонения, реализации тригонометрических функций и векторных операций [19, 20].12.3.1.ЗАДАЧИ12.3.1. УСИЛИТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
