26 Автоматическая подстройка частоты в радиоприёмниках

27 Генератор, управляемый напряжением. Основные характеристики гун

Генератор, управляемый напряжением (ГУН) — электронный генератор для управления частотой колебаний при помощи напряжения^[1].

Частота колебаний зависит от подаваемого напряжения, причём ГУН может быть запитан от модулированных сигналов, что позволяет осуществить фазовую или частотную модуляцию; для ГУН с цифровым выходом возможно модулировать частоту следования импульсов или реализовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

ГУНы можно разделить на два типа в зависимости от выходного сигнала:

• Гармонические осцилляторы;

• Релаксационные генераторы.

Гармонические осцилляторы генерируют сигнал синусоидальной формы. В их состав входят усилитель и резонансный контур (контур необходим для того, чтобы отправить сигнал обратно на вход). Колебания происходят на частоте настройки, где положительное усиление возникает вокруг петли.

Релаксационные генераторы могут генерировать сигналы пилообразной или треугольной формы. Они нередко используются в монолитных интегральных схемах (МИС), и могут обеспечить широкий диапазон частот^[2]. Выделяют три метода построения ГУН, наиболее часто использующихся для реализации в интегральном исполнении:

генераторы с пассивным резонатором, содержащие колебательную систему, кварцевый резонатор, устройства на ПАВ, резонаторы другого рода, определяющие номинал частоты генерируемого сигнала и его качество;

релаксационные генераторы, в которых происходит поочередный перезаряд задающего частоту конденсатора от источника постоянного тока между двумя пороговыми значениями;

кольцевые генераторы, состоящие из нечетного числа асимметричных инверторов или четного/нечетного количества дифференциальных инверторов с их соединением в кольцевую цепь

• Простая схема генератора, построенная на двух операционных усилителях. Если R1<<R2, то частота Ua достаточно точно пропорциональна Ue

28 Фильтр нижних частот. Фнч в виде rc-цепочки

29 Фильтр высоких частот. Фвч в виде rc-цепочки

Фильтр нижних частот (ФНЧ) - электрическая цепь, эффективно пропускающая частотный спектр сигнала ниже определённой частоты, называемой частотой среза, и подавляющая сигнал выше этой частоты.

Фильтр высших частот (ФВЧ) - электрическая цепь, эффективно пропускающая частотный спектр сигнала выше частоты среза, и подавляющая сигнал ниже этой частоты.

Рассмотрим в качестве фильтра простейшую цепь RC, принцип работы которой основан на зависимости реактивного сопротивления конденсатора от частоты сигнала.

Если к источнику переменного синусоидального напряжения U частотой f подключить последовательно резистор сопротивлением R и конденсатор ёмкостью C, падение напряжения на каждом из элементов можно вычислить исходя из коэффициента деления с импедансом Z.

Импеданс - комплексное (полное) сопротивление цепи для гармонического сигнала.  Z² = R² + X² ;    Z = √(R² + X²) , где Х - реактивное сопротивление.

Тогда на выводах резистора напряжение U_R будет составлять:

X_C – реактивное сопротивление конденсатора, равное 1/2πfC

При равенстве R = X_C на частоте f, выражение упростится сокращением R и примет вид:

Следовательно, на частоте f равенство активного и реактивного сопротивлений цепочки RC обеспечит одинаковую амплитуду переменного синусоидального напряжения на каждом из элементов в √2 раз меньше входного напряжения, что составляет приблизительно 0.7 от его значения. В этом случае частота f определится исходя из сопротивления R и ёмкости С выражением:

τ - постоянная времени цепи RC равна произведению RC

Повышение частоты уменьшит реактивное сопротивление конденсатора и падение напряжение на нём, тогда напряжение на выводах резистора возрастёт. Соответственно, понижение частоты увеличит напряжение на конденсаторе и уменьшит на резисторе.

Зависимость амплитуды переменного напряжения от его частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).

Если рассмотреть АЧХ напряжения на выводах конденсатора или резистора в RC цепи, можно наблюдать на частоте f = 1/(2π τ) спад уровня до значения 0.7, что соответствует -3db по логарифмической шкале.

Следовательно, цепь RC может быть использована как фильтр нижних частот (ФНЧ) - красная линия на рисунке, или фильтр высших частот (ФВЧ) - синяя линия.

Ниже представлены схемы включения RC-цепочек в качестве фильтров соответственно ФНЧ и ФВЧ.

             

Частоту f = 1/(2π τ) называют граничной частотой f_гр или частотой среза f_ср фильтра.