Чтение онлайн

7.9. Чтобы иллюстрировать эффект сложения гармоник с близкими частотами, выполните анализ, как в задаче 7.8, для следующего набора параметров: v1=1∠0° В, f1=1 кГц, v1=1∠0° В, f2=1,2 кГц, v1=1∠0° В и f3=1,4 кГц:

а) Получите графики v1, v2 и (v1+v2). Найдите максимальное значение (v1+v2).

б) Получите графики v1, v3 и (v1+v3). Найдите максимальное значение (v1+v3).

7.10. Решите задачу из раздела, касающегося амплитудной модуляции, положив v1=1 В при 1 кГц, и изменив v1 так, чтобы глубина модуляции равнялась 0,5. Выполните анализ на PSpice, чтобы показать полученные результаты.

Усилители, особенно состоящие из нескольких каскадов, могут быть устойчивы или входить в режим автоколебаний. Частота таких колебаний зависит от комбинации используемых компонентов, включая все паразитные индуктивности и емкости. Возможность возникновения колебаний появляется, когда часть выходного сигнала подается обратно на вход.

На рис. 8.1 показана блок-схема обычного контура обратной связи. Он включает суммирующее звено, в котором входной сигнал vi складывается с сигналом обратной связи vf. На самом деле это особый суммирующий узел, он инвертирует фазу сигнала обратной связи, что отражается знаком минус на рисунке. Разность напряжений составляет

vd = vi – vf.

Рис. 8.1. Структурная схема усилителя с обратной связью

Напряжение vd подается на усилитель с коэффициентом усиления по напряжению А, который создает выходное напряжение

v0 = Avd = A(vi – vf).

Выходное напряжение возвращается на суммирующее звено через цепь обратной связи, обозначенную как β. Одновременно этим символом обозначается и коэффициент передачи цепи обратной связи β=vf/vo, который определяет, какая часть выходного напряжения возвращается на суммирующее звено.

Предполагается, что более подробно вы можете изучить теорию, относящуюся к этому разделу, по другому учебнику. При этом учтите, что некоторые авторы могут обозначать величины, встречающиеся при изложении, другими символами.

В нашем описании коэффициент усиления в петле обратной связи задается как Аβ, то есть как произведение коэффициента усиления и коэффициента передачи в цепи обратной связи. Если принять во внимание инверсию фаз, то коэффициент усиления цепи обратной связи будет равен– Аβ. Нетрудно показать, что коэффициент усиления при замкнутой цепи обратной связи Af равен

Этот коэффициент характеризует усиление при замкнутой цепи обратной связи, которое является коэффициентом усиления схемы, содержащей цепь обратной связи.

Если пришедший обратно сигнал с учетом инверсии не отличается от входного сигнала, мы можем снять входной сигнал, а сигнал на выходе усилителя будет таким же, как прежде. Это является условием возникновения колебаний, которое названо критерием Баркгаузена. На практике |Аβ| должен быть немного больше единицы. Амплитуда колебаний не будет непрерывно возрастать, как это было бы в идеальной модели, поскольку в практических случаях ее ограничивает нелинейность реальных схемных элементов.

На рис. 8.1 все напряжения могут быть заменены токами, приводя к ситуации, дуальной по отношению к предыдущей. Это означает, что входным сигналом является ток ii, разностью — ток id, выходным сигналом — ток io=Aid, а сигнал обратной связи становится равным vf=βi0, обеспечивая равенство

id =i i – if.

Коэффициент усиления в петле обратной связи по-прежнему равен Аβ или, с учетом инверсии фазы, –Аβ. Коэффициент усиления при замкнутой цепи обратной связи, как и раньше, равен

В качестве первого примера исследования генераторов рассмотрим генератор на базе моста Вина (рис. 8.2). Частота колебаний в схеме вычисляется из выражения:

где R=R1=R2 и С=С1=С2. Примем ее равной f0=25 кГц. Если выбрать значение С равным 1 нФ, то R=6366 Ом. Для возникновения непрерывных колебаний отношение Rf|Rg должно быть равно 2. Если выбрать Rf=20 кОм, то Rg=10 кОм. Попробуем использовать PSpice, чтобы показать, что колебания произойдут при необходимой частоте. Входной файл для такого анализа:

Рис. 8.2. Схема генератора на базе моста Вина