8.2. Основные параметры системы ару
Основными характеристиками системы АРУ являются следующие.
Коэффициент регулирования , равный отношению динамического диапазона изменений уровня входного сигнала к допустимому динамическому диапазону изменений уровня выходного сигнала:
, (8.1)
где = (Uc)max / (Uc)min , = (Uвых)max / (Uвых)min , (Uc)max и (Uc)min – значения максимальной и минимальной амплитуды входного сигнала усилителя, (Uвых)max и (Uвых)min – значения максимальной и минимальной амплитуды выходного сигнала усилителя.
Значение часто задается в децибелах:
20lg[(Uc)max/(Uc)min] – 20lg[(Uвых)max /(Uвых)min] (дБ). (8.2)
Время установления tу – интервал времени от момента включения входного сигнала при Uc = (Uc)max до момента времени, когда амплитуда выходного напряжения достигает величины, отличающейся от установившегося значения не более чем на 10 %.
Регулировочная характеристика – зависимость коэффициента усиления регулируемого усилителя по напряжению от величины регулирующего напряжения Up или тока Ip.
Амплитудная характеристика – зависимость уровня выходного напряжения регулируемого усилителя от уровня входного сигнала Uc.
Коэффициент нелинейных искажений определяет отклонение модулирующей функции полезного сигнала от истинного значения.
8.3. Типы систем ару с обратным регулированием
Рассмотрим три типа систем АРУ с обратным регулированием: простую АРУ, АРУ с задержкой и АРУ с задержкой и усилением.
В простой АРУ (рис. 8.2, а) напряжение uвых(t) через петлю обратной связи, включающую в себя амплитудный детектор АД и фильтр низкой частоты ФНЧ первого порядка (Rф Сф), в котором выделяется постоянная составляющая выходного напряжения Up ≈ Uвых , поступает на управляющий вход регулируемого усилителя, смещая рабочую точку и изменяя крутизну входного каскада и соответственно его коэффициент усиления. При росте уровня входного сигнала, а следовательно, и уровня выходного сигнала, растет величина регулирующего напряжения Up, уменьшающая крутизну S входного каскада и соответственно коэффициент усиления по напряжению. Поэтому уровень выходного сигнала увеличивается не пропорционально входному, а значительно меньше. Чем больше уровень входного сигнала, тем меньше усиление.
Постоянная времени фнч выбирается из условия
1/ Fmin << RфСф < Тзам min, (8.3)
где Fmin – минимальная частота модуляции сигнала; Тзам min – минимальный период замираний входного сигнала.
Чрезмерное увеличение постоянной времени ФНЧ может привести к тому, что простая АРУ не сможет отрабатывать быстрые изменения уровня входного сигнала при замираниях, вызванных условиями распространения радиоволн (например, в КВ диапазоне частот, где время замираний может быть не более секунды) либо условиями связи в радиотехнических системах подвижных объектов.
Обычно нет необходимости снижать усиление слабых сигналов, не обеспечивающих номинального напряжения даже при максимальном коэффициенте усиления регулируемого усилителя. Для придания АРУ пороговых свойств, т.е. включения регулировки при определенном уровне входного сигнала Uc > (Uc)min, в петлю обратной связи системы АРУ вводят дополнительное запирающее напряжение. В этом случае напряжение регулирования Up появляется только после того, как напряжение выходного сигнала превысит пороговое напряжение Uп.
В системе АРУ с задержкой (рис. 8.2, б) регулирующее напряжение Up снимается с нагрузки диодного детектора VD1. Порог срабатывания АРУ реализуется с помощью диодного ключа VD2. На этот диод подается отпирающее напряжение, равное пороговому напряжению Uп, и Up = 0 до тех пор, пока амплитуда выходного сигнала, подводимого к детектору VD1, не превысит пороговый уровень Uвых > Uп. При дальнейшем увеличении уровня выходного сигнала диод VD2 запирается и напряжение Up, подводимое к регулируемому усилителю через фильтр RфСф, будет равно разности напряжений на резисторе R.
В системе АРУ с задержкой и усилением напряжение, снимаемое с нагрузки диодного детектора VD1, через ФНЧ (RфСф) поступает на вход усилителя (У), режим работы которого выбран таким образом, чтобы обеспечить запирающее напряжение на его входе при отсутствии входного сигнала. При Uвых > Uп напряжение на выходе ФНЧ превышает номинальное запирающее напряжение и усиленное напряжение Uр подводится к каскадам регулируемого усилителя.