Разработка системы автоматической стабилизации мощности генератора - Дипломная работа

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРА Работу выполнил Руснак Глеб Витальевич4.2 Температурная стабилизация транзисторных каскадовТрадиционно генераторы качающейся частоты строятся на базе генератора управляемого напряжением, которым управляет генератор пилообразного напряжения. Для того чтобы частотой такого генератора можно было управлять в его колебательный контур вносится один или несколько варикапов. Блок-схема такого генератора изображена на рисунке 1.Схема изображенная на рисунке 1, состоит из генератора качающейся частоты 1, системы автоматической регулировки усиления 2. С выхода эмиттерного повторителя 5 сигнал уходит на линию связи 7 которая нагружена на нагрузку 8 сопротивление которой 50 (ом) и на полевой транзистор 6 . Полевой транзистор в этой схеме используется в качестве управляемого сопротивления что обеспечивает широкий диапазон регулировки его сопротивления сток - исток и коэффициента усиления усилителя при изменении напряжения затвора транзистора.Понятие идеального ОУ используется для упрощения анализа его работы, достигаемого в предположении, что все основные его параметры идеальны. На деле идеальных ОУ не существует, но уровень параметров ОУ на сегодняшний день столь высок, что анализ идеального ОУ дает результаты очень близкие к реальности. Во-первых, параметры по постоянному току, например напряжения смещения, вызывают отклонения от идеальности (для идеального ОУ напряжения смещения равно нулю). Во-вторых, параметры по переменному току, например коэффициент усиления, зависит от частоты и изменяются от больших значений на низких частотах до малых на высоких частотах. Ток, текущий через входы ОУ, принимается равным нулю.На рисунке 3 показана схема включения такого усилителя. Схема работает следующим образом - в неинвертирующем усилителе входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ. Напряжение смещения нуля равно нулю, и поэтому инвертирующий вход ОУ должен иметь тот же потенциал, что и инвертирующий. Схема работает следующим образом - Неинвертирующий вход ОУ в схеме инвертирующего усилителя должен быть заземлен. В предположении, что разность напряжений между входами ОУ равна нулю, цепь обратной связи должна работать так, что бы поддерживать потенциал инвертирующего входа так же равным нулю (этот потенциал также иногда называют виртуальной землей).В выше рассмотренных схемах подключения ОУ, усилители имеют два напряжения питания - положительный и отрицательной полярности. Сигналы на входе и на выходе при этом подаются и снимаются относительно земли. При однополярном питании ОУ необходимо использовать цепь смещения выходного напряжения так, что бы выходные сигналы могли изменятся в максимально широком диапазоне, ограниченном нулем (землей) и напряжением питания. Когда входной сигнал имеет постоянное смещение относительно земли как показано на рисунке 6, напряжение смещения усиливается вместе с напряжением входного сигнала. Когда сигнал подается относительно земли, при однополярном питании ОУ, как правило, не удается использовать схему включения ОУ с двуполярным питанием.На рисунке 9 показаны канонические структурные схемы системы управления и электронной системы с обратными связями. Вид этих обозначений не имеет значения, так как в обоих случаях используется одна и та же математика. а) б) в) Когда значение A?>>1, выражение 4 сводится к уравнению идеальной обратной связи выражение 5. Если в цепи ОС используется стабильные пассивные компаненты, то при замкнутой цепи ОС коэффициент усиления системы становится стабильным. На рисунке 9(б) показана схема, используемая для расчета глубины ОС.В то время операционные усилители были еще мало распространены, но они попали в общую классификацию усилителей с обратной связью, так что легко поддавались анализу Боде. Сложные и трудоемкие операции умножения и деления, применявшиеся для анализа схем с ОС, Боде заменил простой графической техникой. На рисунке 10 приведена схема простейшего фильтра нижних частот, а выражение (6) описывает зависимость его передаточной характеристики от частоты. Эти точки указаны на графике изображенном на рисунке 11 с использованием линейной аппроксимации. На рисунке 13 показаны диаграммы Боде для каждого полюса и нуля в отдельности, а на рисунке 14 - суммарная диаграмма Боде режекторного фильтра.Что бы генерация происходила на задней частоте, в усилитель и / или цепь ОС вводят частотно зависимые фазосдвигающие узлы. Тогда генерация возникает на той частоте, сдвиг фазы при которой между входным и выходным сигналом точно равен 0 градусов. В системах с отрицательной обратной связью предполагается, что сигнал, поступающий на вход усилителя через цепь ОС, находится в противофазе с выходным сигналом.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение

1. Упрощенная блок-схема генератора

2. Блок-схема АРУ

3. Операционный усилитель с цепью ОС

3.1 ОУ и уравнения, описывающие его работу

3.2 ОУ с однополярным источником питания

3.3 Уравнение обратной связи

3.4 Математический анализ работы усилителя

3.5 Диаграммы Боде и стабильность усилителей с ОС

4. Эмиттерный повторитель в усилительном каскаде