Сигналдарды күшейту. Жиілікті көбейту

Жұмыстың мақсаты: жиілікті көбейту процессін зертеу. Сигналдарды күшейту процессін зертеу.

Теориядан қысқаша мәлімет

Сигналдардың жиілігін көбейту процессі –бұл моногармониялық кіріс сигналының n-ді гармоникасын алу. Ток спекторінде гармоникалардың пайда болуы үшін, сызықты емес немесе параметр элементін қолдана отырып осы сигнал формасын синусойдалы емес қылу керек.

Моногармониялық сигналды сызықты емес түрлендіру кезінде сызықты емес элементтің спектр тогының құрамына амплитудалары қиылу бұрышы әдісімен есептелетін бірнеше гармониктер кіреді. Берг коэфиценттерінің графигі нақты анықталған максимумдардан тұратынын ескерсек осы максимумдарға сәйкес келетін тиімді қиылу бұрыштарын табуға болады. Бергтің коэфиценттер графигімен () ,_опт=120⁰/n, бүл жерде n - гармоник номері. Бергтің басқа номері үшін _опт формуласы өзге болатынына назар аударайық. Мысалы (), үшін _опт=180⁰/n. Қиылу бүрышын дұрыс алған жағдайда n – ді гармоникалық амплитудасы максимумға жетеді ( жиіліктерді көбейтудің тиімді режимі).

_{mn max}= i_max (_опт). (5.1)

Егер кіріс сигналдарының амплитудасы U_m берілген болса , бұл максимумды қамтамасыз ету үшін Е_см таңдап алу қажет, немесе керісінше.

cos_опт = - (Е_см - )/ U_m. (5.2)

Күрделі ток спектірінен керекті гармониканы бөліп алу үшін сүзгіні қолдануға болады. Бұл қарапайым жағдайда керекті гармоника жиілігіне бапталған параллелді тербелмелі контур. Контурдың жиілікті сипаттамасы z_н() (5.1-сурет ) және ток спектірі арқылы шығу кернеуінің спектірін оңай есептеуг болады. Мысалға ₀ –жиілігіндегі кіріс сигналының үшінші гармоникасын (n=3) ерекшелеу қажет болсын. Шығу кернеуі гармоникасының амплитудасын Ом заңы бойынша есептеуге болады.Үшінші гармоникаға жүктеменің кедергісі (LC контур) максималды болады.(контурдағы резонанстық жиілік) z_н(_р) = z_н(3₀) =  _, мұндағы =L/C- сипаттамалық кедергі, ал -сапалылық. Үшінші гармоника кернеуінің амплитудасы:

U_m3 = I_m3 z_н (3₀) = I_m3 

ТЭЦ курсынан белгілі болғандай параллелді тербелмелі контурдың толық кедергісінің жиілікті тәуелділігінің модулі:

(5.3)

-нің орнына, көршілес гармониктердің жиілігін қойып z_н(₀), z_н(2₀)-ді анықтаймыз. Контурдағы кез-келген гармоник кернеуінің амплитудасы:

U_mn = I_mnz_н(n₀)

Сапалылық үлкен болған жағдайда шығыс кернеуінің спектірі гармониктің үштен бір бөлігінен тұрады және шығыс кернеуінің түрі синусойдалы болады. Көршілес гармониктердің болуы саны гармоник коэфиценттерімен бағаланатын шығыс сигналының өзгеруіне әсер етеді..

К_Г= *100% (5.4)

Мұндағы Р_НЕЛ – сызықтық емес өнімдердің қуаттарының жиынтығы (1,2,4,5,... номерлеріндегі көршілес гармониктер) ал Р_ПОЛ- пайдалы құраушының қуаты ( үшінші гармониканың)

Қарапайым жағдай үшін :

К_Г = 100%

Сызықтық емес резонанстық күшейту жиілігін 1-ге көбейткендегі жеке жағдай ретінде қарастыруға болады. Резонанстық күшейту каскадының КПД-сын қарастырайық: (5.1-сурет) Шығу кернеуінің спекторын салу:

Р₁ - сигналдың бірінші гармоникасының қуаты (пайдалы сигнал); Р₀ – ток көзіненен алынған қуат.

Гармоникалық сигнал үшін:

Құрылған ток көзі үшін:

U_m1 –максималды амплитудада КПД-да максималды болады .

5.1-сурет

Сигналдың максмалды амплитудасында U_m1  E –тұтыну кернеуі:

(5.5)

.Сызықты жұмыс режимі үшін ток көзі қуатының 50% -і жылуға ауысады. ( =180⁰), (180⁰)= (180⁰)= ; ;

Ал сызықты емес жұмыс режимі үшін   60⁰ , .

Осыған орай сызықтық емес режимде жұмыс істейтін күшейту каскадтары үлкен КПД-ға ие болады. Бұл таратушы құрылғылардың біткен каскадтарында маңызды. Күшейткіштің сызықтық емес режимде жұмыс істеуіне және ток түрінің косинусойдалы импульстер түрінде болуына қарамастан шығыс кернеуі синусойдалы түрде болады. Себебі тасымалдаушы жиілікке бапталған жүктеме каскадының контуры жоғары гармониктерді басады.