9. НАСТРОЙКИ В УСИЛВАТЕЛИТЕ
9.1. Общи положения
В зависимост от техническото задание на усилвателя и неговото функционално предназначение, усилващото устройство може да осигури настройки за голямо разнообразие от параметри: свойства на усилване, честотни свойства в лентата на пропускане и ширината на самата лента на пропускане, фазови характеристики, динамичен обхват, входни и изходни импеданси
и т.н. Всички тези настройки могат да бъдат ръчни или автоматични. Решенията за необходимостта от използване на ръчни настройки, за тяхната дълбочина във всеки случай, се вземат и извършват от оператора, обслужващ усилвателя. Автоматичните настройки се извършват в усилвателя независимо под влияние на промените в определените условия на работа. Корекциите могат да бъдат плавни, когато контролираният параметър се променя плавно и непрекъснато, и дискретни, когато контролираният параметър се променя рязко. В допълнение към постоянните настройки във веригата на усилвателя могат да бъдат въведени елементи за настройка, които се използват по време на първоначална настройка, ремонт или поддръжка. Най-често използваните в усилвателите са корекциите на свойствата на усилването и честотата. Последните, когато се използват в усилватели на аудиосигнали, се наричат контроли на тона.
9.2. Придобивам контрол
Целта на контролите на усилването:
защита на усилвателя от претоварване в случай, че динамичният обхват на сигнала надвишава динамичния обхват на усилвателя;
поддържане на постоянна стойност на коефициента на усилване при подмяна на активни елементи, стареене на части на усилвателя, промяна на захранващото напрежение и др.;
промяна на стойността на изходния сигнал в необходимите граници.
За да промените печалбата, можетеизползвайте потенциометричен делител на напрежението, обратна връзка с променлива дълбочина и промяна на режима на работа на активните елементи.
Потенциометричният регулатор на усилването може да бъде дискретен и плавен (фиг. 9.1).
Принципът на действие и в двата регулатора е еднакъв. Изходният сигнал u 2 се разпределя на долното рамо на делителя. Според втория закон на Кирхоф неговата стойност е пропорционална на стойността на съпротивлението, образуващо долната част на рамото. Коефициентите на предаване съответно на дискретния и плавен регулатор имат формата
Дискретният контролер обикновено е по-сложен от гладкия и най-често се използва в измервателно оборудване.
Ако регулаторът на усилването трябва да работи в широка честотна лента, тогава е необходимо да се вземат предвид реактивните елементи, свързани към долното рамо на делителя. Такъв регулатор, като правило, се изгражда по паралелна верига (фиг. 9.2), сглобена от няколко делителя със съответните коефициенти на разделяне.
Входният капацитет на следващото стъпало е свързан към долното рамо на делителя, което води до честотната зависимост на коефициента на пренос. В този случай импедансът на долното рамо намалява с нарастваща честота, а с активното съпротивление на горното рамо коефициентът на разделяне намалява с нарастваща честота. За да запазите коефициента постоянен
Съотношението на предаване на делителя в целия честотен диапазон трябва да се шунтира с допълнителен капацитет, който се избира от условието за равенство на времеконстантите на горното и долното рамо.
u 2
Така за стъпковия контролер, показан на фиг. 9.2 трябва да се спазват следните равенства:
R 1 C 1 \u003d R 2 C 2 и R 3 C 3 \u003d R 4 C 4.
За да се улесни настройката на такива разделители в контейнери, маневрени като дъно,и горната част на рамото обикновено включват тримерни кондензатори.
Понастоящем стъпковите регулатори започнаха да се използват широко в усилвателите на звукови честотни сигнали. Стъпката на разделяне в този случай е
се взема малък (1 - 2 dB), а механичните превключватели се заменят с
бор на електронни ключове, чието състояние се записва от запаметяващо устройство.
Плавният контрол на усилването се осъществява с помощта на променливи съпротивления, използвани като делители на напрежението на сигнала (виж фиг. 9.1, b). При проектирането на регулатори на силата на звука за усилватели на звукови честотни сигнали е необходимо допълнително да се вземат предвид характеристиките на човешкото слухово възприятие. Човешкото ухо е проектирано по такъв начин, че усещането на човек за сила на звука е пропорционално на логаритъма на нивото на сигнала. Следователно, ако вземем променлив резистор като контрол на силата на звука с линейна зависимост на съпротивлението от позицията на плъзгача, ще изглежда, че силата на звука расте много бързо в самото начало на завъртане на плъзгача и почти не се променя през втората половина на неговото движение. Използването на резистор с експоненциален закон за промяна на съпротивлението в зависимост от позицията на двигателя ви позволява да получите усещане за равномерна промяна на обема, пропорционална на ъгъла на въртене на двигателя. Вярно е, че сравнително малките съпротивления предотвратяват получаването на такава зависимост на практика, като шунтират регулатора от страна на източника на сигнала и товара и нарушават необходимия закон за промяна на съпротивлението.
Втората характеристика на регулаторите
силата на звука е свързана с промяната в честотата
чувствителност на човешкото ухо, когато
промяна на силата на звука на сигнала. Факт е, че
с намаляваща чувствителност към нивото на сигнала
ност на ухото към горната ипо-ниски честоти ос-
муден. Това отслабване нараства бързо
с намаляване на звука. Следователно, за ко-
За да се поддържа еднаква честотна характеристика на възприятието на звука с намаляване на нивото на силата на звука, е необходимо да се намали сигналът при средните честоти повече, отколкото при по-ниските и горните честоти. Този ефект се постига чрез използване на контроли за сила на звука с тънка компенсация (фиг. 9.3). Този регулатор въвежда допълнителни схеми за коригиране на честотната характеристика. Кондензатор C B коригира високите честоти. Капацитетът C B е избран да бъде малък и следователно няма никакъв ефект върху ниските и средните честоти. При високи честоти импедансът на горното рамо на делителя намалява, което осигурява
повдигане на честотната характеристика на тези честоти по отношение на средния диапазон. Времеконстантата на серийната връзка C H R H е избрана по такъв начин, че тази верига шунтира долното рамо на делителя в областта на средните и по-високите честоти и по този начин създава относително усилване за нискочестотните компоненти на спектъра на сигнала. Когато средният край на потенциометъра се движи надолу, този ефект на изпъкнали ниски и високи честоти срещу средните се увеличава. Дълбочината на регулиране на нивото, оценена като съотношението на нивата на сигнала в крайните позиции на регулатора, за регулиране на силата на звука, описано по-горе, е в диапазона 35 - 45 dB.
Плавна промяна на нивото на сигнала на изхода на усилвателя може да се извърши чрез промяна на режима на работа на активния елемент или дълбочината на обратната връзка. Примери за такива схеми са показани на фиг. 9.4.
В диаграмата на фиг. 9.4, но усилването се регулира плавно чрез промяна на позицията на работната точка. Увеличаването на съпротивлението R P води до намаляване на тока презтранзистор, намалявайки стръмността му и следователно усилването на този етап. Дълбочината на настройка е ограничена от факта, че при значително намаляване на емитерния ток се появяват допълнителни нелинейни изкривявания и се увеличава влиянието на собствения шум.
В диаграмата на фиг. 9.4, b променливо съпротивление R P създава локална отрицателна обратна връзка по тока, серийно на входа на променливия компонент. Дълбочината на обратната връзка и съответно усилването зависят от стойността на съпротивлението R P . Ако в предишната схема кондензаторът C E е свързан само успоредно на съпротивлението R e, тогава и двата метода ще работят в него и дълбочината на настройка ще се увеличи значително.
Контролът на усилването чрез промяна на позицията на работната точка (виж Фиг. 9.4, c) се използва широко в системите за автоматично регулиране на усилването (AGC). В този случай към веригата на базовия делител се подава управляващо напрежение U UPR, чиято стойност се определя от стойността на изходния сигнал.