Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 128

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

рѳдача сообщения на частоте S2 . Для передачи информации достаточно одного колебания на боковой частоте, что и используется в современной радиотехнике.

Схема электронно-лампового модулятора, с действием которого мы познакомимся, показана на рис. 56 . Для модуляции используются подходя­

щие нелинейные элементы, в данном случав электронная лампа в нелиней­

ном

режиме,

амплитудно-сеточная характеристика

которой,показанная на

рис.

5 7 ,

может быть аппроксимирована в области

нижнего вагиба

степен­

ным полиномом

Ьа.

=

СШс+ 6и%

 

 

 

 

где

Ьа.

-

анодный ток;

 

 

 

 

 

 

ис

 

 

 

 

 

 

 

 

Uco

-

переменная составляющая сеточного напряжения;

 

 

 

 

-

постоянное

сеточное смещение (на рио. 3 8 , 5 5 ), позволяющее

 

 

 

выбрать рабочую (исходную) точку характеристикиalle..

,

6ut,

 

На рис. 58 сопоставлены показанные пунктиром функции

 

их сумма

(аппроксимирующая функция) и показанная сплошной линией дей­

ствительная характеристика

ta.(.Uc).

На промежуток сетка-катод

подает­

ся сумма напряжений несущего

колебания частоты

CJ

и модулирующей

 

функции:

UcUnt SinCot+Un,z- Sin S21,

- У4 -

Ч

cm

Uo, Ua.t

Ua(Uo) bUc

_^-auc

Uc

Pro» 57

Рио. 58

Аппроксимирующее выражение позволяет получить форму тока

La= aUml Sinub + а UW2 Sin Sit + öüm-Sin*(jb +

+Zb Um Un2 sin • suiQb +6 Um ■sin SQ i>.

Поскольку Sinzoi—j(l-cesZ&), ток La. будет содержать постоянную сос­ тавляющую и колебания следующих частотой , 252 , OJ , 2cj , CJ-J2 и CJ+S2.

Постоянная составляющая не проходит черве выходной трансформатор, низ­ кие частотн также подавляются им (трансформатор выполняет роль фильтра верхних частот).Несложно подавить фильтром и колебания на частоте ёсо. Таким обрааом, на выходе модулятора будет ампяитудно-ыодулированный

ім - °Um ■Sinut t дит/ Umz-COS(a)-S2.)b-bUm, Um2 cos(co+S2)t,

Детектирование может быть осуществлено в простейшей цепи, пока­ занной на р и с. 59 и представляющей собой простейший однополупѳриодный выпрямитель с фильтром, образованным индуктивностью приемника детекти­

рованных колебаний

(например, тѳфоном) и конденсатором С . Если считать

диод идеальным, то

после его

прохождения модулированный ток согласно

р и с.

55 отанѳт пульсирующим,

как показано на рис. 6

0, среднее значе­

ние

которого не равно нулю.

З а каждый положительный

период несущей

- 95 -

частоты среднее значение тока будет .пропорционально его ам­ плитуде (см . п.24)

Icpt

и будет изменяться по тому яѳ закону, что и амплитуда

І с р , [ и ( і ) ] - 1

следовательно, будет изменять­ ся по закону модулирующей функции, будет носителем гало­

генной при модуляции информа­ ции. Функция Icfif [И(і)1 по­

казана на рис. 60 жирной линией.

Усилитель

Репродуктор

приемника

 

демодулятор

( детектор)

Р ис.

59

Если в схеме рис. 59 рассматривать диод как реальный нелинейный элемент и описать нелинейную эквивалентную характеристику всей цепи рис. 59 параболой, то детектированный ток будет:

Ід = Си% = С,Ігм,

где UM= riM - напряжение, пропорциональное ыодулированнону тону и приложенное к входу схемы детектора;

С - коэффициент аппроксимирующего выражения; Cf=cr*%то тогда процесс детектирования можно описать приемами, аналогичными применяю­

щимися при описании модуляции. Подстановкой эначѳния

См

определяем

значение

 

 

Ід “£/[ l „ - U ’n 0 ) t + - ^ I o - C 0 S ( U - S 2 ) - t - ^ Io CO S(C J+ Si.)i]Z.

- 96 -

Выполнив возведение многочлена в квадрат и влѳмѳнтарные тригонометри­ ческие преобразования, легко убедиться, что ток после детектирования будет состоять из колебаний следующих высших частот:

2ь), Z(u)-Sl), Z(u)+S2), Zu)-S2, Zu)+52,

которые еаыкнутся черев конденсатор С , представляющий для них очень малое сопротивление (практически к . з . ) . В остальном детектированный

ток будет

состоять из двух колебаний, токи которых пройдут через тѳле-

^ ° Н

бдт = С/ / П І о - Sl'T l І 2І + С / - Щ - І о c o s Z S Z t .

Гармоника частоты ZS2. вызывает искажение закона модуляции, воспроиз­ веденного первым членом. Чтобы ограничить искажение допустимой (неза­ метной) величиной, можно принять не слишком большую глубину модуляции (обычно берут 777= 0 ,3 - 0 ,4 ) . При этом амплитуда искажающей гармоники будет в ^ = 10 раз меньше амплитуды гармоники модуляции.

2 1 . УМНОДИТЕЛИ ЧАСТОТЫ

Умножение частоты можно выполнить как с помощью электромеханиче­ ских устройств, в частности елѳктромашинных агрегатов, так и с помощью статических - (не использующих механическое движение) электромагнит­ ных устройств, с нелинейными безынерционными элементами. Здесь рассмот­ рим некоторые устройства только второго типа.

Действие всех нелинейных умножителей частоты основано на искаже­

нии формы кривой напряжения или тока с

помощью безынерционного НВ

( т .ѳ . на генерировании нелинейным злемѳнтом

высших гармоник) с

после­

дующим выделением необходимой гармоники посредством фильтра. Таким

образом, входная

синусоидальная

величина частоты у

,

например

 

преобразуется

в

Ugx= VI ü sm Zxf t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

несинусоидальную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UH= У "] Vz -Uh-si/i(xZZZjt + ірк),

 

 

т раз вы­

из которой отфильтровывается гармоника, частота которой з

ше:

 

Uеых= VI UmSin (mZffft +ipm)-

 

 

 

 

 

Для выделения гармоники требуемой

частоты в

одних умножителях

применяется

р е а к т и в н ы е

фильтры (

г

,

С

или

L

,

С

) ,

а в

иных - фильтры,

которые иногда называют

к о н т у

р н ы м

 

и .

В фильт-

- 97 -

pax последнего вида фильтрация достигается не аа счет зависимости реактивных сопротивлений от частоты, .а вследствие специального построе­ ния конутров цепи, когда ненужные гармоники двух (иногда трех) ветвей цепи взаимно компенсируются. Изучение, разработка и применение кон­ турных фильтров заслуживает самого серьезного внимания.Йзвѳстныѳ фильт­

ры напряжений и токов определенных

п о

с л е д о в а т

е л ь н о с ­

т е й

надо отнести к смешанному виду.

 

которого приL­

Рассмотрим универсальный умножитель Дорнига, схема

ведена

на рис. 61, а . Ряд ѳлѳмѳнтов

этой

схемы составляют реактивный

С-фильтр. Для лучшего понимания физических процессов в

этом умножителе

представим

его

 

 

Рис. 61

 

 

 

выделив

фильт­

схему, как покавано на рис. 6 1 ,6 , т .е .

рующую часть . Для получения

аффекта умножения частоты н е о б

х о ­

д и м о ,

чтобы безынерционный НВ был соединен последовательно

с ли­

нейным, что легко доказать.

Представим, что исключена линейная

емкость

С . При атом на НВ будет

непосредственно

приложено

с

и н у с о

и ­

д а л ь н о е

напряжение и

к входу фильтра тоже. Эффекта умножения

частоты напряжения не будет,

несмотря на

т о ,

что

ток

в Н8 будет

содер­

жать высшие гармоники.

Теперь представим, что

вместо

ѳмкооти

включена

линейная индуктивность.

При этом ток

ь

также

будет содержать

высшие

 

гармоники вследствие наличия НВ. Падение напряжения на линейной индук­

тивности

тоже будет

несинусоидальны}, т .к . вывивается нѳоинуооидаль-

ным током.

Поэтому напряжение на Н8

(оно хе на входе фильтра) будет

содержать

 

высшие гармоники, как ревность синусоидального и несинусои­

дального

напряжений:

UH= U- ил

.

Работа умножителя принципиально

возможна и

в случае

замены линейной

емкости С активным сопротивлѳни-

- 98 -

ем или нелинейным влѳмѳнтом нѳвдѳнтичным основному НЗ схемы рио. 61, б , а также в случае подключения фильтра к линейному элементу цепи (напри­ мер, к линейной индуктивности). Но наиболее эффективное действие умно­ жителя достигается при испольвовании емкости, подобранной т ак , чтобы обеспечить ревонанс напряжений основной гармоники. Цѳлѳсообравность этого режима состоит в том, что требуется минимальное напряжение, что­ бы вызвать в цепи ток требуемой величины. Возможно также последователь­ ное включение фильтра в нелинейный контур. Может получиться очень инте­

ресная работа, если сравнить

упомянутые варианты схемы умножителя и

 

сформулировать их положительные и отрицательные овойства.

 

 

 

Познакомимся еще с

устроителем частоты Джоли, изображенным на

 

р и с.

6 2 .

Синусоидальный

источник

U

вовбуадает

магнитное поле в сердеч­

 

 

 

 

 

 

никах двух трансформаторов

А и Б ,

из

 

 

 

 

 

 

которых А работает в линейном, а Б

-

 

 

 

 

 

 

в нелинейном режимах, что достигается

 

 

 

 

 

 

следующими мерами. Для линейного режи­

 

 

 

 

 

 

ма необходима малая напряженность маг­

 

 

 

 

 

 

нитного поля в фѳрросѳрдечникѳ (не пре­

 

 

 

 

 

 

вышающая так называемого колена или,

 

 

 

 

 

 

что то жв, верхнего загиба характерис­

 

 

 

 

 

 

тики , показанной на рис.

61 точкой "л"):

 

 

 

 

 

 

 

и

ъГ* L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пел — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьсл

 

 

 

 

 

 

 

 

Ограничение величины Нся достигается

 

 

 

 

 

 

малыми ампѳрвитками или созданием воз­

дечнике,

тогда

 

 

душного (немагнитного) зазора в сер ­

 

 

 

и

ьТа і -HoL

>

 

 

 

 

Пса

ѴСЛ

 

где

Пел

-

 

 

 

 

 

— ------ т------

 

 

Сел

-

напряженность магнитного поля в стали;

 

 

 

Ц.

-

длина средней магнитной линии в стали;

 

 

 

і„

 

напряженность магнитного поля в немагнитном зазоре;

 

 

 

- длина немагнитного зазора.

 

 

 

 

Нелинейный режим трансформатора Б достигается ампервитками, доста­

точными для

н а о н щ ѳ

н и я

сердечника при

амплитудном значении

 

(далеко з а

коленом характеристики), показанном на р и с. 63 точкой "Н ".

 

Приложив оинусовдаяьное напряжение к первичной обмотке трансфор­

матора А ,

получим синусоидальный

поток и синусоидальную э . д . с . во вто­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ричной обмотке

eZA = VZEA • Sin CbJt-нрл).

Смотрите также файлы