|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы ЧМ-демодуляции, поскольку любая нелинейность приводит к появлению искажений в демодулированном выходном сигнале. Разд. 2.2 посвящен описанию принципов работы генераторов сигналов специальной формы, которые совместно с ИС перемножителей наиболее пригодны для построения систем автоматической подстройки частоты. В табл. 2.1 приведены основные параметры некоторых типов интегральных перемножителей. При проектировании систем на основе перемножителей наиболее важно подробно рассмотреть каждый конкретный вариант исполнения, с тем чтобы выбрать самое эффективное решение. 2.2. ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ В системах связи, телеметрии и управлении технологическими процессами широко используются генераторы сигналов различной формы. Кроме того, они незаменимы в лабораторных условиях при проведении испытаний и калибровке аппаратуры. Во многих случаях интегральные функциональные генераторы дают
 Bbixod Буферный усилитель Рис. 2.17. Структурная схема генератора сигналов различной формы. выигрыш в стоимости аппаратуры при замене ими типовых дискретных узлов. Исходный генератор сигналов представляет собой устройство, которое вырабатывает стабильный, полностью определенный, периодический выходной сигнал, управление которым можно осуществлять с помощью внешних органов. На рис. 2.17 представлена структурная схема типового генератора сигналов различной формы, состоящая из трех узлов: 1) автогенератора периодических сигналов; 2) формирующей цепи, которая преобразует форму выходного сигнала генератора к требуемому виду, (обычно в треугольный или синусоидальный сигнал); 3) буферного усилителя, обеспечивающего требуемый уровень сигнала в нагрузке. Общие рабочие характеристики генератора сигналов определяются параметрами каждого из этих узлов, входящих в данное устройство. Автогенератор задает стабильность и линейность треугольного выходного сигнала, как это будет показано в дальнейшем, а формирующая цепь обычно определяет искажения формы синусоидального выходного сигнала. 2.2а. Автогенераторы Поскольку основные рабочие характеристики рассматриваемого устройства обеспечиваются автогенератором, основное внимание было уделено разработке интегрального автогенератора, который пригоден для широкого диапазона потенциально возможных применений. Для обеспечения универсальности необходимо, чтобы таким автогенератором удовлетворялись следующие требования: 1. Внешнее управление изменением частоты при обеспечении линейности характеристик преобразования напряжение - частота в широком диапазоне частот.  Рис. 2.18. Структурная схема интегрального автогенератора.  Рис. 2.19. Формы сигналов автогенератора по схеме рис. 2.18. 2. Стабильность: а) при изменении температуры окружающей среды; б) при изменении параметров источников питания; в) кратковременная (от цикла к циклу). 3. Минимальное число внешних элементов для установки требуемой частоты. Структура со стабилизированным током. В настоящее время существуют две основные структуры автогенератора, которые удовлетворяют большинству из приведенных выше требований. Первая структура представляет собой так называемый автогенератор типа I/2I, где конденсатор попеременно заряжается и разряжается постоянным током /, а вторая - это мультивибратор с эмиттерной связью. Первый тип схемы изображен на рис. 2.1S и состоит из двух компараторов, одного триггера, источника стабилизированного тока / и потребителя тока 21, который попеременно включается и выключается. Функционирование данной гхемы можно описать следующим образом. Первоначально предположим, что потребитель тока 21 выключен, при этом, следо- вательно, происходит заряд конденсатора от источника тока /; скорость изменения напряжения заряда определяется следующим образом: dv/dt = I/C. Это линейное накопление заряда продолжается до достижения верхнего порогового значения. В это время срабатывает компаратор 2 и устанавливает включенное состояние триггера, что в свою очередь обусловливает включение потребителя тока 21. При этом нейтрализуется заряжающай ток / и осуществляется разряд конденсатора со скоростью dv/dt = -I/C до тех пор, пока напряжение не достигает нижнего порогового значения; триггер устанавливается в состояние «О» и, таким образом, заканчивается временной цикл работы схемы, форма сигналов которой приведена на рис. 2.19. Временной же период работы схемы определяется в результате суммирования этих двух отдельных временных циклов: Г = Г, + Г2, AF = F,epx - „иж... Т = AVC/I + AVC/I = 2AVC/1, а частота определяется следующим образом: /=1/Г = (2ДС). (2.33) Предыдущие рассуждения исходили из той посылки, что ток разряда точно в два раза превышает ток заряда. Следовательно, треугольный сигнал имеет симметричную форму и коэффициент заполнения прямоугольного колебания составляет 50 %. В большинстве случаев производится регулировка симметрии схемы; это позволяет нейтрализовать любую компоненту смещения (разбаланса) в потребителе тока. Таким образом, выходной сигнал имеет треугольную форму с двойной амплитудой ДУ. Данную конкретную схему автогенератора целесообразнее использовать в диапазоне низких частот, поскольку во время-задающей цепи можно использовать полярный конденсатор. Пример 2.4. Вычисление частоты колебания выходного сигнала. Требуется вывести выражение для частоты колебания выходного сигнала автогенератора, приведенного на рис. 2.18. Предположим, что пороговые напряжения установлены соответственно 7зVcc и VsVcc, а ток заряда определяется как J - 2Vcc/{3R), где -внешний резистор. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |