ГЛАВА III

МЕТОДЫ АНАЛИЗА РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

Ниже дано сравнение методов исследования усилителей с двукратным преобразованием входного сигнала. Рассмотрен метод эквивалентной замены параметрических цепей и получены их эквивалентные передаточные функции. Выяснены возможности применения методов теории импульсных систем при изучении усилителей с амплитудно-импульсной модуляцией и демодуляцией сигнала. При этом зачтены особенности рассматриваемых систем: во-первых, входной преобразователь не может быть отделен от источника сигнала и входной RC-цени непрерывной части схемы из соображений Стабильности, следовательно, в таких системах необходимо учитывать влияние изменения постоянной времени прямой цепи; во-вторых, исследование работы устройства ведется в широком диапазоне частот входного сигнала, т. е. преобразованный сигнал может быть как в виде импульсов постоянного тока, так и импульсов с высокочастотным заполнением.

Показано, что в установившемся режиме работы усилителя влияние изменения постоянной времени входной цепи на коэффициент передачи системы может быть угчтено эквивалентной заменой источника входного сигнала, что позволяет при исследовании установившегося режима пользоваться комплексным коэффициентом передачи непрерывной части цепи и функциями преобразования реостатных модулятора и демодулятора, представленных в виде рядов Фурье.

Аналитическое рассмотрение прямой цепи передачи сигнала в усилителях постоянного тока с преобразованием обычно выполняется в три этапа: отдельно изучают входную цепь устройства, затем усилитель преобразованного сигнала и, наконец, выходное ycTpoircTBo (так называемый синхронный детектор), включающее преобразователь, фильтр нижних частот и нагрузку.

3.1. МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЗАМЕНЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Эквивалентная замена входной цепи. Независимо от вида модуляции первый этап сводится к тому, что параметрическая входная цень приводится к эквивалент-

ной, обычно но первой гармонике преобразованного сигнала, схеме с постоянными параметрами.

Проиллюстрируем этот прием на примере цепи, представленной на рис. 3.1, где

R{t) =

R нри пТ < fio

г при nT, + Q<:t<:{n + i)T,

в установившемся режиме работы при условии Тр = (л г) С и постоянном входном сигнале е (t) ~ Ll

e(t)

Рис. 3.1

Рис. 3.2.

напряжение Uc практически не изменяется. Из условия динамического равновесия зарядов на конденсаторе можем записать

/зВ = ip (Г - 9)

где гз и ip - соответственно токи заряда и разряда. Полагая ? = О, можем записать

- (0-0).

ш = и

(3.2)

где V = ~-скважность,

r-tTr , - - rr =аиг;

Напряжение на выходе в часть периода 9

= - = -7(v -1) . (3-3)

и в промежуток - 9

Размах колебанх1я преобразованного напряжения на выходе цепи

Мных.р = й9 - ит,., = f/ д, д , (3.5)

(см. также рис. 3.2).

Представим иих {t) рядо.м по тригонометрическим функциям, т, е.

Мвых (t) = 2 Сп COS {nat + фп),

Сп = I С = - Иных (t) е-з -

0 о

Для функции Ивых (t)

е То

о

Заменяя экспоненниальный член суммой тригонометричес-ских функций,получим

= Мвых.р sin тгад - / вых.р (1 - соз naQ),

откуда

з:,./2(1-cos п 1-е) (3.6)

Сп - 11 I = - /г, (V - 1)

1 - cos га

Фп = arctg --. (з 7)

sin П J7- б о