10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот
Для забезпечення малого коефіцієнта гармонік в частотному діапазоні в ГОЧ використовується принцип синтезу частот, що також дає можливість ручного або автоматичного встановлення значення частоти (рис. 10.4). Вихідна напруга ГОЧ є сумою напруг ГВЧ стабільної частоти (декілька МГц), стабілізовано кварцовим резонатором і генератора змінної частоти ГЗЧ. Вихідні частоти fвих ГОЧ виділяються кільцевим МД, на входи якого подаються сигнали фіксованої частоти fкв, ГВЧ і сигнали або ГЗЧ, або подільників частоти ПЧ1-ПЧ3 у залежності від під діапазону частоти. За допомогою ФНЧ з вихідного сигналу МД виділяється сигнал різницевої частоти його вхідних сигналів, що підсилюється ВПС.
ГЗЧ – генератор змінної частоти; ПЧ – подільники частоти; ВК – вихідний ключ; ППЧ – підсилювач проміжної частоти; МД – модулятор; ГВЧ – генератор високої частоти; ФНЧ – фільтр нижніх частот; ВПС – вихідний підсилювач.
Рис.
10.4. Схема генератора опорної частоти
Значення частоти fК вихідної напруги встановлюється в ГЗЧ за співвідношенням
,
(10.1)
де m – порядковий номер ПЧ; k – коефіцієнт поділу ПЧ; n – коефіцієнт поділу високої частоти ПЧВ; F – частота ГЗЧ.
Діапазон зміни
частоти F
ГЗЧ складає одну декаду і вибирається
із співвідношення
.
Наприклад, при необхідному частотному
діапазоні 20 Гц
... 100 кГц,
потрібно чотири декади і, окрім ГЗЧ,
слід використати ще три ПЧ, при k=10
отримуємо n=9.
стабільність частоти ГОЧ визначається
за співвідношенням
,
(10.2)
де Δf, δf – відповідна, абсолютна та відносна стабільність частоти ГОЧ; δкв - відносна стабільність ГЗЧ.
Вплив нестабільності частоти F ГЗЧ на стабільність частоти вихідної напруги ГОЧ тим менший, чим більша частота кварцевого генератора порівняно з частотою ГЗЧ. За поданим вище співвідношенням, ця нестабільність зменшення на порядок.
Рівень амплітуди ГОЧ регулюється системою автоматичного регулювання амплітуди шляхом зміни коефіцієнта передачі ППЧ. Дистанційне управління частотою здійснюється підключенням варікапа замість конденсатора змінної ємності в RC–генераторі змінної частоти.
10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги
Головною причиною розробки підсилювача високої напруги є потреба у створенні прецизійної системи відтворення великих значень напруги. Одним з режимів такої системи є відтворення постійної і змінної напруги до 1000 В середньоквадратичного значення в частотному діапазоні до 100 кГц. Цього практично важко досягти з використанням двотактних вихідних каскадів (див. тему 9). Підсилювач повинен забезпечити, також необхідне значення вихідного струму, малі нелінійні спотворення тощо при малих розмірах і низькому споживанні енергії.
Одним із можливих розв'язків є використання схеми з гальванічно розділеними підсилювачами. В цьому випадку підсилювач складається з N ланок (рис. 10.5) [55, 90].
Рис. 10.5. Схема
високовольтного підсилювача з гальванічно
розділеними ОП
Така структура дозволяє "поділити" вихідну напругу на N частин. Таким чином, максимальна вихідна напруга кожної частини стає в N разів меншою за загальну вихідну напругу. Саме тому вимоги до вихідної напруги однієї частини підсилювача високої напруги не настільки високі. Однак використовуючи таку структуру, не потрібно забувати про інші вимоги до блоку живлення підсилювача. Кожна частина повинна мати своє джерело живлення, електрично відділене від інших.
Беручи до уваги той факт, що вихід попередньої частини з'єднаний із спільною шиною наступного, різниця потенціалів між найближчими шинами рівна вихідній напрузі даної частини. Вихідну напругу Uвих n-ланкового підсилювача знайдемо як
,
(10.3)
де Uівих, Uвх – відповідно, вихідна напруга і-тої ланки та вхідна напруги; Ri+1, R1 – опори зворотного зв'язку і-тої ланки та першого резистора.
Реалізація такої структури на практиці пов'язана з деякими труднощами. Між джерелами живлення є паразитні зв'язки і вони збільшуються згідно геометричною прогресією із збільшенням кількості ланок [90]. Ці зв'язки суттєво не впливають на роботу схеми з малою кількістю ланок або з досить низькочастотним вихідним сигналом. Але при спробі отримати потрібні характеристики при великій кількості ланок впливи паразитних параметрів суттєво зменшують максимальну швидкість обробки вихідного сигналу та призводять до перевантаження вихідного каскаду і його перегріву [55, 90].