Файл: Лурье Б.Я. Максимизация глубины обратной связи в усилителях.pdf

91

.определить, ‘возможны ли субгармонические колебания '.второго по­ рядка при заданных es^ Е и частоте сигнала тр Для этого нужно вычертить на этой же плоскости диаграмму Найквиста (левую часть (3.24)] и проверить, находится ли точка, соответствующая частоте т]/2, внутри очерченной одной .из сплошных линий зоны для соответствующие esz, Е. Положение границ этих зон для про­ межуточных значений es2, Е -можно найти прафическо-й интерполя­ цией— высокая точность таких расчетов для практических целей, вероятно, не понадобится.

Огибающая семейства кривых при различных Е и одном и том же es2 показана на рис. 3.26 пунктиром. Она -очерчивает зону, при попадании в которую точки диаграммы Найквиста для линейного режима вторая субгармоника может появляться (при той же или иной величине входного сигнала). Для существования второй субгармоники абсолютная -величина фазы линейной части системы не должна быть менее 140° (см. рис. 3.26а), что подтверждает ука­ занное в параграфе 3.3 дополнение к гипотезе фильтра.

Полученные кривые даже на рис. 3.26а лежат существенно пра­ вее кривой Ц, соответствующей критерию (3.2).

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я п р о в е р к а . Для проведения экс­ перимента был изготовлен трехкаскадный усилитель на транзисто­ рах П416 с регулировкам« es2 (изменением режима -оконечного каскада по постоянному току) и формы частотной характеристики усиления по петле обратной связи (с помощью регуляторов, раз­ мещенных в цепи обратной связи), рис. 3.27. Примерные ЛАХ 70 показаны на рис. 3.28. Для рассматриваемых кривых гипотеза фильтра вполне применима.

Экспериментально определялась граница области существова­ ния субгармоники (по рис. 3.26). Расхождение экспериментальных и.расчетных данных находилось в пределах точности измерений

± 10%j ±3° фазового запаса устойчивости. Экспериментально под­ твердилось также, что при плавном изменении амплитуды или частоты -входного сигнала или -порога ограничения es2 амплитуда второй субгармоники зависела от них однозначно и плавно увели­ чивалась от нуля и также плавно пропадала — за исключением еле заметных скачков вблизи точки, отмеченной крестиком на рис. 3.26а, б. Возможная причина этих скачков — инерционность огра­ ничения в усилителе (несмотря на высокочастотные транзисторы и местную обратную связь в оконечном каскаде). Если же ограни­ чение в усилителе специально делалось инерционным введением частотнозависимой местной обратной связи или введением реак­ тивности в межкаскадные нагрузки, то эти скачки становились ярко выраженными, т. е. зависимости амплитуды субгармоники от амплитуды и частоты входного сигнала содержали падающие участки.

4

г л а в а

Нелинейная коррекция

4.1. АВТОПОДСТРОЙКА И КОРРЕКЦИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ

Для обеспечения устойчивости в целом системы, устойчивой в малом по Найквисту, можно использовать плавную или сту­ пенчатую регулировку линейной части системы.

Так, Боде і[120] предложил использовать специальный перемен­ ный корректор в межкаскадной цепи (рис. 4.1), управляемый ли­ нейным элементом— терми­ стором. Рассмотрим работу этой схемы три 7о(іт]), соот­ ветствующем ірис. 1.27е. Ге­ нерируется сигнал с часто­ той т]г и малой амплитудой.* Последнее достигаетсятем, что при увеличении ампли­ туды генарации тер мистор.

разогревается и уменьшает­ ся, его сопротивление, а тем самым и | ГоЦцг) |. Постоянная времени

термистора много больше периода генерации, поэтому сопротивле­ ние термистора можно считать линейным. Амплитуда генерируемо-' го тока должна быть на один-два порядка меньше амплитуды ра­ бочих токов (эта оценка дается по аналогии с допустимым уров­ нем сигналов контрольных частот в системах многоканальной свя­ зи). Для того чтобы токи основных сигналов не влияли -на темпе­ ратуру термистора, он присоединен к цепи через малые емкости (отметим, что эта частотная селекция, .видимо, недостаточна, нуж­ ны более сложные цепи).

При реализации диаграммы Найквиста по рис. 1.27в система без термистора в режиме больших сигналов может быть неустой­ чива и на частотах рабочего диапазона. Поэтому изменение со­ противления тела термистора должно вызываться и токами рабо­ чего диапазона частот. Как только эти токи достигают большой величины, термистор меняет свое сопротивление и диаграмма

— 93 —

Найквиста изменяется так, что генерация на данных частотах ста­ новится невозможной, генерируется лишь сигнал с малым уровнем на частоте тц. Боде приводит необходимые для такой регулировки частотные характеристики корректора и дополнительного четырех­ полюсника ДЧ. Однако зависимость сопротивления термистора от температуры плавная и, следовательно, на величину сопротивле­ ния термистора будут существенно влиять и токи рабочих частот при обычных уровнях, что приведет к искажениям сигнала. Поэто­ му становится необходимым пороговое устройство и цепь значи­ тельно усложняется.

Практическая ценность схемы рис. 4.1 сомнительна. Это свя­ зано и с неудобством использования термистора (должны быть предусмотрены сложные системы для компенсации влияния на тер­ мистор изменений температуры среды) и с вредным влиянием межкаскадной цепи рис. 4.1 на асимптотические потери Лт и на вели­ чину |Го| в рабочем диапазоне (так как каскад с такой межкас­ кадной цепью имеет существенно меньшее усиление и на асимпто­ тических частотах и в рабочем диапазоне по сравнению с опти­ мальной цепью).

Ступенчатая регулировка величины Т’о(іл) с пороговым устрой­ ством была предложена и экспериментально проверена в трехкас­ кадном ламповом усилителе Ойцуми и Кимурой ^ 141], рис. 4.2. При малом уровне сигнала Та— = Т0[ (см. диаграмму Найк­ виста рис. 4.3, кривая /). Как только -сигнал превышает по­ рог линейности усилителя, вспомогательное реле замы­ кает контакт в линейной ча­ сти тракта. Возвратное отно­

устойчива). Возможна лишь генерация, при которой часть времени контакт реле замкнут, часть разомкнут. Если время отпускания реле т достаточно велико, генерации нет. Действительно, так как при Т0=То2 система асимптотически устойчива, то за достаточно большое время т амплитуда сигнала (генерации) станет настолько малой, что и после размыкания контакта реле порог ограничения не будет превышен и система окажется устойчивой при 7'0=7’0і. С точки зрения уменьшения помех при загрузке тракта случайным сигналом время отпускания реле следует, однако, уменьшать.

—94 —