Резонансный перестраиваемый усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - расширение диапазона плавной перестройки резонансной частоты. Резонансный пе,- рестраиваемый усилитель содержит катушку 1 индуктивности, конденс атор 2, инвертирующий 3 и неинвертирукнций 5 &ыход . 1Ь усилители с переключаемыми коэффициентами усиления, аналоговый перемножитель 4 сигналов, регулируемый источник 6 постоянного напряжения и компаратор 7. Резонансный перестраиваемый усилитель содержит две параллельные цепи с обратной связью. Переключение коэффициентов передачи усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи перемножителя 4, т.е. при нулевом петлевом усилении в обеих цепях обратной связи, что исключает возникновение помех от переходных процессов. Цель достигается введением усилителя 5, источника 6 и компаратора 7. Даны ил. выполнения усилителей 3 и 5. Зил. (Л с оэ to го 4

„.ЯО„„1322416 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

5g 4 Н 03 F 1/44 Н 03 Н 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Выход

ГОСУДЯРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛЯМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3969546/24-09 (22) 28. 10. 85 (46) 07.07.87. Бюл. Р 25 (72) М.М.Чинчевой и П.В.Белаш (53) 621. 375. 126(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 883835, кл. G 01 Ч 3/140 1980. (54) РЕЗОНАНСНЫЙ ПЕРЕСТРАИВАЕИЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — расширение диапазона плавной перестройки резонансной частоты. Резонансный пе,— рестраиваемый усилитель содержит катушку 1 индуктивности, конденсатор 2, инвертирующий 3 и неинвертирующий 5 усилители с переключаемыми коэффициентами усиления, аналоговый перемножитель 4 сигналов, регулируемый источник 6 постоянного напряжения и компаратор 7. Резонансный перестраиваемый усилитель содержит две параллельные цепи с обратной связью. Пере- ключение коэффициентов передачи усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи перемножителя 4, т.е. при нулевом петлевом усилении в обеих цепях обратной связи, что исключает возникновение помех от переходных процессов.

Цель достигается введением усилителя

5, источника 6 и компаратора 7. Даны ил. выполнения усилителей 3 и 5. Зил. @

1 13

Изобретение относится к радиотехнике, может использоваться в частотно-избирательных радиотехнических устройствах.

Цель изобретения — расширение диапазона плавной перестройки резонансной частоты.

На фиг.1 приведена электрическая функциональная схема предложенного резонансного перестраиваемого усилителя; на фиг.2 и 3 — электрические принципиальные схемы инвертирующеro и неинвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усиления.

Резонансный перестраиваемый усилитель по фиг.1 содержит катушку 1 индуктивности, конденсатор 2, инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усиления, аналоговый перемножитель 4 сигналов, неинверти— рующий усилитель 5 с переключаемым коэффициентом усиления, регулируемый источник 6 постоянного напряжения, компаратор 7, выход 8.

Инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усиления (фиг.2) содержит операционный усилитель (ОУ) 9, резисторы 10-12 и ключ 13.

22416 хос

Свх

1.-де (л) 35 C6„ а для (dL х =ьа1 х =- wL

Неинвертирующий усиличель 5 с переключаемым коэффициентом усиления (фиг.3) содержит операционный усилитель 14, резисторы 15 и 16 и ключ 17.

Резонансный перестраиваемый усилитель работает следующим образом.

Работу резонансного перестраиваемого усилителя рассматривают на примере с включением входного усиливаемого сигнала последовательно с катушкой 1, как генератора напряжения.

Резонансный перестраиваемыи усилитель содержит две параллельные цепи с обратной связью. Первая цепь с обратной связью образована последовательно соединенными аналоговым перемножителем 4 и инвертирующим усилителем 3 в прямой ветви, конденсатором 2 в цепи обратной связи. Входом цепи является вход аналогового перемножителя 4, выходом — выход инвертирующего усилителя 3. Вторая цепь с обратной связью образована последовательно соединенными аналоговым перемножителем 4, неинвертирующим усилителек 5 в прямой ветви и катушкой 1 индуктивности в цепи обратной связи, Входом цепи является вход аналогового перемножителя 4, а выходом — выход неинвертирующего усилителя 5

Для каждой из цепей, беэ учета активных сопротивлений справедливо соотношение

Xgg х

1- КК, где х „— реактивнсе сопротивление на входе цепи по отношению к общей шине, х, — реактивнсе сопротивление в

II 0 цепи обратной связи, К вЂ” коэффициент усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5, К, — коэффициент усиления анало15 гового перемножителя 4.

Пусть положительным значениям напряжения на выходе регулируемого источника б соответствует работа аналогового перемножителя 4 как неинвертирующего перемножителя с коэффициентом

К„ передачи (О < К < 1) и работа инвертирующего усилителя 3 с коэффициентом передачи, равным единице, что обеспечивается разомкнутым состоянием ключей 13 и 17 за счет логического нуля на их входах управления.

Тогда для первой цепи

1 1 1 мС " С,„мС(1 + K К,)

C(1 K ) текущее значение угловой частоты сигнала, — величина емкости конденсатора 2; — величина эквивалентной емкости 1,С-контура, второи цепи

1. ьх 1 — К где  — величина индуктивности катушки 1 индуктивности, 45 L — величина эквивалентной индукЬъ тивности 1.С-контура.

При этом имее." >1ecTo opíîâðåìeíное увеличение емкости и индуктивности LC-контура в 1 + К К„ и 1/1 — K

50 раз соответственно, по сравнению с их исходным значением, соответствующим значению К,, равному нулю.

Равенство единице коэффициента усиления неинвертирующего усилителя 5 обеспечивает устойчивость в цепи с положительной обратной связью для второй цепи и увеличение индуктивности LC-контура при увеличении абсолютной величины К„.

13224

При К„ равном нулю, что происходит при равенстве нулю напряжения на выходе регулируемого источника 6 С „

= С, LS„= L.

Отрицательным значениям напряжения 5 на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножителя 4 как инвертирующего пе ремножителя с коэффициентом передачи, равным — K 10 — 1 (-К (О

1 и работа инвертирующего усилителя 3 с коэффициентом передачи, равным минус единице, а неинвертирующего усилителя 5 с коэффициентом передачи, равным К, что обеспечивается замкнутым состоянием ключей 13 и 17 за счет логической единицы на их входах управления.

Тогда для первой цепи С 8„ = С(1 †. 20

L — К ) а для второй цепи L е

1+ КК

При этом имеет место одновременное уменьшение емкости и индуктивности

LC-контура в 1/1 — К„и 1+ КК, раз соответственно, по сравнению с их исходным значением, соответствующим значению К„, равному нулю. Равенство единице абсолютной величины коэффициента усиления инвертирующего усилителя 3 обеспечивает устойчивость в цепи с положительной обратной связью для первой цепи и уменьшение емкости LC-контура при увеличении абсолютной величины К,.

С учетом активного сопротивления индуктивной ветви контура и равенства нулю фазовых сдвигов в схемах элементов цепей комплексная передаточная функция резонансного перестраиваемого усилителя для областей положительных и отрицательных значений напряжения регулируемого источника 6 равна соот-45 ветственно

W1

W (j()

3 ЬФ 1 + КК1И2 К1 И!

W1

W (3())

50 з !,- 1+КК W Кы

1 1 1 1 где W, — комплексная передаточная функция пассивной цепи, образованной последовательно соединенными катушкой

1 индуктивности и конденсатором 2 на 55 входе и конденсатором 2 на выходе комплексная передаточная функция пассивной цепи, образованной последовательно соединенными конденсато16 4 ром 2 и катушкой 1 на входе и катушкой 1 на выходе.

Соответственно

W, = а„+ jb„; W2 = ау + j b ° где а1, аг — действительная часть функций У, И

jbi, !.Ь1 —. мнимая часть функций W ю

1 т . оэффициенты а„ а„ b,, Ь, являются функциями частоты величин С и L и активного сопротивления индуктивной ветви LC-контура, равного r

1 — () г?.С а ЛСг1г + „г .

1 М

-(i)С, r

Ь

М ()Сг

1 м Ф где М =() СгL +ы (С r — 2CL) + 1.

Соответственно модули передаточных функций резонансного перестраиваемого усилителя при положительных и отрицательных напряжениях от регулируемого источника 6 равны

fW (3())„,l = A (j )„. аг + b

1 1 (1 +КК,аг -K„a,) г + (KK,Ü г- К1b, ) г

Iw ()ы), I = A>(jw)i

ЧЕ2 + Ь2

< () СР 0 МС(КС ОМКН перекрытие по частоте перестройки при одновременном и одинаковом максимальном изменении емкости и индуктивности LC-контура от исходных средних значений равно 0 мбКС

Р„

fОср

L чОкс

f(cp

f ÎМКК

Мин

С МаКс

Ф

С мкн а полное перекрытие по частоте равно ()AAa

Пусть необходимо произвести перестройку резонансной частоты в диапазоне частот от минимальной f, „„ до максимальной f „,, изменяя напря-

О МС(КС жение на выходе регулируемого источника 6 от максимального отрицательного через нуль до максимального положительного. Если принять среднее значение резонансной частоты, равной

13224

f где 1 С, с и м„„ми с соответственно максимальные и минимальные значения индуктивности и емкости

LC контура, соответствующие максимальной абсолютной величине коэффициента передачи аналогового перемножителя 4, равной К„

Так как

L anxc

Ь вЂ” p

1 l0 1макс максимальное значение коэффициента передачи аналогового перемножителя 4 равно

P1 — 1 l5

К (1

1 макс Р

Так как

Сз Р = 1+ +КК

С 1

1МакС значение коэффициента передачи инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 при разомкнутом ключе 13 и замкнутом аналоговом ключей 17 равно:

P1 — 1

К = --"- †-- = P

1 25

К1 макс

Переключение коэффициентов передачи инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи аналогового перемножителя 4, т.е. при 30 нулевом петлевом усилении в обеих цепях обратной связи, что не приводит. к возникновению помех от переходных процессов.

При включении источника усиливаемого сигнала последовательно с катушкой 1 индуктивности модуль коэффициента передачи резонансного перестраиваемого усилителя А (ы) сохраняется неизменным во всем диапазоне частот 40 при неизменных активных потерях и равен добротности L(, — êîíòópà

Если положительному напряжению на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножителя 4 как инвертирующего пере50 множителя, то для обеспечения нужной величины и знака коэффициентов передачи в цепях обратной связи необхо16 димо поменять между собой местами точки подключения вторых выводов конденсатора 2 и катушки 1 индуктивности.

Если источник усиливаемого сигнала включен последовательно с конденсатором 2 как генератор напряжения, то комплексная передаточная функция резонансного перестраиваемого усилителя соответствует на участках положительного и отрицательного напряжения от регулируемого источника 6 выражениям

1 г

И (j )

>" С .1 „„. КК4 — КЫ, Wz

M (j )

3 с 1+ КК„Ы, — К„М

При этом получается увеличение модуля резонансного коэффициента передачи с увеличением частоты по диапазону.

Формула и з о б р е т е н и я

Резонансный перестраиваемый усилитель, содержащий последовательно соединенные аналоговый перемножитель сигналов, инвертирующий усилитель и конденсатор, другой вывод которого подключен к входу аналогового перемножителя сигналов и к первому выводу катушки индуктивности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона плавной перестройки резонансной частоты, введены неинвертирующий усилитель с переключаемым коэффициентом усиления и последовательно соединенные регулируемый источник постоянного напряжения и компаратор, точка соединения которых подключена к второму входу аналогового перемножителя сигналов, а второй вывод катушки индуктивности подключен к выходу неинвертирующего усилителя с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу аналогового перемножителя сигналов, при этом инвертирующий усилитель выполнен с переключаемым коэффициентом усиления, причем входы управления неинвертирующего и инвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усиления объединены и подключены к выходу компаратора.

1322416

0m f

Составитель А.Меньшикова

Техред И.Попович Корректор С.Черни

Редактор Н.Лазаренко

Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2875/52

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4