7.7. Усилители с АРУ

Усилители с АРУ (автоматической регулировкой усиления) широко используются в радиоприемных и других устройствах. В качестве регулирующих элементов в них чаще всего применяются биполярные транзисторы и в некоторых случаях — полевые. В первом случае используется зависимость коэффициента усиления каскада с общим эмиттером (ОЭ) от статического значения тока базы: чем он больше, тем больше усиление и наоборот [12, 14]. Во втором случае полевой транзистор используется в качестве переменного резистора в делителе цепи отрицательной обратной связи (ООС)

Схема усилителя с АРУ на биполярном транзисторе [30] содержит (рис. 7.18) каскад ОЭ на Т1 с резонансным контуром в коллекторной цепи (элементы Lk, Ck, Rk; резонансная частота контура 1/2p(Lk×Ck)^1/2 = 1/2p(10^–4×10^–8)^1/2 » 159 кГц проверяется измерителем АЧХ). Входной сигнал Ui частотой 159 кГц через разделительный конденсатор С1 поступает на базу транзистора Т1, режим по постоянному току которого задается резистором R1 и напряжением на коллекторе транзистора Т2, выполняющего роль усилителя напряжения постоянного тока, поступающего с выхода Т1 через выпрямитель с удвоением  напряжения на элементах С2, С3, D1 и D2 (см. разд. 28.1).

Поскольку при подключении источника питания (начало моделирования) индуктивная ветвь колебательного контура представляет большое сопротивление, то заряд его конденсатора происходит по цепи Ck-C2-D2-C3, в результате чего заряжается и конденсатор С3, который после потенциального скачка разряжается через базу транзистора Т2 с постоянной времени C3×B×R3 = 15× 10^–9×49×200 » 45 мкс (В = 49 — коэффициент усиления тока Т2), поддерживая Т2 в открытом состоянии, а Т1 по цепи ООС — в закрытом. При этом в колебательном контуре за счет заряженного Ck возникают затухающие свободные колебания, энергия которых частично тратится на подзаряд С3 до тех пор, пока их амплитуда примерно не сравняется с напряжением на С3. Когда напряжение на С3 достигнет значения » 0,6 В, транзистор Т2 переходит в активный режим (начинает закрываться), в результате чего начинает открываться Т1 и в точках А осциллограмм выходного напряжения Uo (рис. 7.18, б, в для Ui = 1 и 3 мВ соответственно) мы наблюдаем изменение его фазы, поскольку фазы свободных и вынужденных (под действием Ui) колебаний не совпадают. Начиная с точки А, усилитель переходит в установившийся режим усиления Ui через время, определяемое емкостью С3 и выходным сопротивлением Т1, которое зависит от уровня входного сигнала Ui (ср. осциллограммы на рис. 7.18, б, в). Последнее обстоятельство указывает на нелинейный характер наблюдаемых процессов, что вызывает определенные трудности при их аналитическом представлении. Тем не менее основной параметр усилителя с АРУ — регулировочную характеристику Uo = f(Ui) — можно получить математическим или физическим моделированием. В частности, по показаниям вольтметра Uo и результатам осциллографических измерений на рис. 7.18, б, в были установлены две точки такой характеристики: при изменении Ui в три раза Uo меняется всего в 1,2 раза.

а)

б)                                          в)

Рис. 7.18. Усилитель с АРУ

Контрольные задания

1, Постройте регулировочную характеристику Uo = f(Ui), дополнив приведенные выше данные значениями Ui = 0,5, 2 и 5 мВ.

2. Включите в эмиттерную цепь транзистора Т1 диод, что, по данным [30], позволяет получить логарифмическую характеристику Uo = f(Ui). Проверьте это предположение.