Преобразование сигналов в нелинейных электрических цепях. Спектральная диаграмма воздействия на нелинейный элемент, страница 4

2ая гармоника ½U_m²cos2(ωt+φ) устанавливается с помощью фильтра. На практике используется 2х полупериодная схема выпрямления.

1) схема с выведенной средней точкой на трансформаторе.

2) мостовая схема Гретца.

Трансформатор не обязателен

12. Цепи с обратной связью.

Встречается класс активных цепей линейных и нелинейных, для которых характерно то, что выходной сигнал или часть его поступает на вход цепи. Такие цепи называются цепями с обратной связью. Введение ОС с одной стороны позволяет улучшить характеристики цепи, а с другой стороны при определенных условиях цепи становятся неустойчивыми и в них возникают автоколебания. На этом принципе строятся автогенераторы гармонических колебаний, которые являются неотъемлемой частью любого радиотехнического устройства.

k(р) – активное звено

β(р) – пассивное звено (элемент ОС)

k(р), β(р) – передаточная функция

Сумматор суммирует входной сигнал и выходной сигнал элемента ОС

U_вх(р) – изображение входного сигнала по Лапласу

U_вых(р) – изображение выходного сигнала по Лапласу

U_вых(р)=k(р)[U_вх(р)-β(р)U_вых(р)]

U_вых(р)=U_вх(р)[k(р)/(1-k(р)β(р))]

К_ос(р) – коэф передачи всей системы охваченной ОС

К_ос(р)=U_вых(р)/U_вх(р)=k(р)/(1-k(р)β(р))

Частотные свойства цепи в равной степени зависят как от k(р) так и от β(р) оставляя неизменным основной элемент системы. Можно в широких пределах изменять ЧХ цепи, изменяя лишь параметры элемента ОС р=jω. K_oc(p)=k(jw)/(1-β(jw)k(jw))

Если на заданной частоте выполняется неравенство |1-β(jw)k(jw)|<1 введение ОС уменьшает модуль коэф передачи цепи и, следовательно, амплитуду входного сигнала. Такая связь называется ООС. |1-β(jw)k(jw)|>1 введение ОС увеличивает модуль коэф передачи цепи и, следовательно, амплитуду входного сигнала. Такая связь называется ПОС. В радиотехнических устройствах используются оба вида обратной связи. ПОС может являться причиной неустойчивости цепи. Если будет увеличиваться β₀ от 0 и выше, то коэф усиления будет увеличиваться. Если β₀ будет = 1/k₀ К_ос=∞ - самовозбуждение, т.е. появление выходного сигнала без входного. Применение ООС позволяет улучшить ЧХ усилителей. Также используется комплексная ОС величина – фазовый сдвиг.

13. Автоколебательные цепи. Энергетика автоколебаний, Обобщенная схема автогенератора.

Автоколебательными называются активные цепи, в которых без посторонних воздействий самостоятельно возникающие электрические колебания. Такие колебания называются автоколебаниями, а цепи, в которых они возникают, называют автогенераторами. В зависимости от формы вырабатываемых колебаний различают генераторы синусоидальных и несинусоидальных колебаний. По принципу действия с внешней и внутренней ОС. В зависимости от элементов, использующих в цепи ОС, различают LC и RC. В качестве активных элементов используют электронные лампы, транзисторы, туннельные диоды, ОУ. Для того чтобы колебания в контуре были не затухающими необходимо возмещать потери, т.е. вводить в контур энергию. Энергию в контур можно вводить от источника.

Атг содержит элемент с нелинейной характеристикой, колебательную систему и внешнюю цепь ОС. НЭ с колебательной системой образуют нелинейный резонансный усилитель. Эта схема может быть представлена в виде структурной схемы.

Выделенный на КК синусоидальный сигнал с частотой ω ч/з цепь ОС передается на вход транзистора. Это напряжение вызовет увеличение тока коллектора, что приведет к увеличению напряжения на контуре. Развивается лавинообразный процесс колебаний. Процесс самовозбуждения колебаний с энергетической точки зрения можно объяснить тем, что энергии расходуется меньше, чем поступает от источника. За 1Т колебаний транзистор выдает больше энергии, чем расходуется в его активном сопротивлении. Это эквивалентно включению отрицательного сопротивления R_внос. d=(R-R_вн)/2L, R_вн>R, α=0. При достаточно большом U_вх начинает сказываться нелинейность характеристики транзистора, тогда увеличения U_б не увеличит I_к U КК останется постоянным. Тогда генератор установится в режим автоколебаний.