2.11.5. Расчет авторегулятора уровня на пт

Расчет авторегулятора уровня на ПТ рассмотрим на примере ограничителя потенциометрического типа с параллельным включением ПТ, схема которого приведена на рисунке 2.36. Для обеспечения малых нелинейных искажений авторегулятор выполнен по симметричной двухтактной системе.

Автоматическая регулировка уровня производиться двумя аттенюаторами, образованными резистором R₁ и сопротивлением канала VT₁, резистором R₂ и сопротивлением канала VT₂. Транзисторы VT₁ и VT₂ используются в качестве управляемых сопротивлений при отсутствии постоянного напряжения в цепях каналов. Благодаря такому режиму работы в процессе регулировки через каналы транзисторов VT₁ и VT₂ не протекает постоянная составляющая тока, и отсутствуют специфические нелинейные искажения. Такая схема оказывается проще схем на электронных лампах аналогичного назначения, в частности, из-за отсутствия в ней дросселей с большой индуктивностью используемых для уменьшения специфических искажений.

Рис. 2.36. Двухтактный регулятор уровней на ПТ

Начальная рабочая точка регулируемых транзисторов VT₁ и VT₂ выбирается с таким расчетом, чтобы сопротивления каналов были максимальными. Это достигается соответствующим выбором напряжения смещения U₀, снимаемым с резистора R₇. Коэффициент передачи регулируемых каскадов при этом максимален.

В режиме ограничения по мере заряда конденсатора С₃ общее напряжение смещения уменьшается, т.к. полярность регулирующего напряжения на С₃ обратна U₀. Сопротивления каналов VT₁ и VT₂ уменьшаются. Происходит перераспределение напряжения сигнала между элементами образующими аттенюаторы, что приводит к уменьшению коэффициента передачи. С целью реализации широкого диапазона регулировки коэффициента передачи, регулируемые аттенюаторы рассматриваемого типа должны работать на высокоомные нагрузки. Это нетрудно обеспечить, если использовать в двухтактном усилительном каскаде полевые транзисторы VT₃ и VT₄. Чтобы использовать в схеме аттенюатора только один источник питания, они должны иметь тип проводимости каналов обратный этому, что имеют регулируемые ПТ. Регулируемые ПТ потребляют крайне незначительную управляющую мощность. Поэтому в авторегуляторе можно использовать простую цепь управления, содержащую двухполупериодный выпрямитель без дополнительного усилителя.

Порядок расчета.

1. Производят выбор типа и режима работы регулируемых ПТ. Так как схема двухтактная, то желательно, чтобы VT₁ и VT₂ имели близкие характеристики. В этом случае целесообразно использовать сдвоенные ПТ. Строят зависимость G=f(U_зи) для вбыранных регулируемых элементов (рисунок 2.37).

2. Определяют минимальную G_мин и максимальную G_макс проводимости каналов регулируемых ПТ и соответствующие им напряжения смещения Е₀ и Е_мин.

3. Находят сопротивления резисторов R₁ и R₂:

. (2.83)

4. Определяют максимальный коэффициент передачи каждого регулируемого плеча:

. (2.84)

5. Вычисляют предел изменения напряжения смещения Е_З:

. . (2.85)

6. Определяют напряжение задержки Е_зад:

. (2.86)

7. Определяют коэффициент трансформации Тр.2 для половины вторичной обмотки цепи управления:

. (2.87)

8. Находят сопротивление цепи заряда конденсатора С3:

, (2.88)

где R_iд – сопротивление диода в отпертом состоянии, r_у – активное сопротивление половины вторичной обмотки Тр.2 цепи управления.

9. Определяют емкость конденсатора С3:

. (2.89)

10. Определяют резистор цепи разряда конденсатора С3:

. (2.90)

Для того чтобы диоды VD₁ и VD₂ не влияли на время разряда конденсатора С₃, они должны иметь высокие обратные сопротивления (желательно использовать кремниевые диоды).

11. Сопротивления резисторов делителя R₇, R₈, R₉ используемого для обеспечения требуемых значений напряжений E₀ и E_ЗАД определяют задавшись током делителя (например 0,1 мА)

; (2.91) ; (2.92) . (2.93)

12. Емкость конденсатора С₄ выбирают таким образом, чтобы исключить влияние резистора R₈ на время заряда:

, (2.94)

где _Н – нижняя рабочая частота авторегулятора.

13. Выбирают сопротивления резисторов R₃ и R_4, используя соотношения:

. (2.95)

14. Рассчитывают сопротивления резистора R5:

, (2.96)

где U_ЗО – напряжение смещения VT₃ и VT₄, I_С – ток стока в режиме покоя VT₃ и VT₄.

В заключение производят расчет регулировочной характеристики, используя рисунок 2.37. Делят отрезок Е_З на N равных частей и определяют промежуточные значения проводимостей каналов, как показано на рисунке 2.37.

Рис. 2.37. К расчету регулировочной характеристики

Затем составляют таблицу 2.6

Таблица 2.6. Расчет характеристики ограничения

Номер расчетной точки	1	2	3	N
	1
	1			D

По данным таблицы 2.6 строят характеристику ограничения , изображенную на рисунке 2.38.

Рис. 2.38. Амплитудная характеристика авторегулятора уровней

В тех случаях, когда отсутствует экспериментальная зависимость G=f(U_зи), расчет авторегулятора можно произвести аналитически, используя паспортные данные ПТ и учитывая взаимосвязь параметров ПТ. Формулы для аналитического расчета регуляторов на ПТ приведены в п. 2.9.

Остальные элементы и характеристики рассчитываются по известным методикам расчета усилительных устройств.