Резонансный перестраиваемый усилитель

.87. Бюл.инчевой и75.126(08ское свидекл. 6 01 5Ве8) ельство СССР3/140 1980,(54) Р УСИЛИТ (57) И ОНАНСНЫЙЬ ЕСТРАИВ зобрете ехнике. Цель ие диапазона резонансной ч естраиваемый ушку 1 индук инвертирующий ие относится изобретения - плавной перес стоты. Резона усилитель сод расширеройкисный пЕржит кансатор 2 н но онд и неин тирующ Выход ОСУДЯРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛЯМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ.801322416 БРЕТЕНИЯ усилители с переключаемыми коэффициентами усиления, аналоговый перемножитель 4 сигналов, регулируемыйисточник 6 постоянного напряжения икомпаратор 7. Резонансный перестраиваемый усилитель содержит две параллельные цепи с обратной связью, Переключение коэффициентов передачи усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачиперемножителя 4, т.е. при нулевомпетлевом усилении в обеих цепях обратной связи, что исключает возникновение помех от переходных процессов,Цель достигается введением усипителя5, источника 6 и компаратора 7. Даныил. выполнения усилителей 3 и 5. Зил. ф1 13Изобретение относится к радиотехнике, может использоваться в частотно-избирательных радиотехнических устройствах.Цель изобретения - расширение диапазона плавной перестройки резонансной частоты.На фиг,1 приведена электрическая функциональная схема предложенного резонансного перестраиваемого усилителя, на фиг,2 и 3 - электрические принципиальные схемы инвертирующего и неинвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усиления.Резонансный перестраиваемый усилитель по фиг.1 содержит катушку 1 индуктивности, конденсатор 2, инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усиления, аналоговый перемножитель 4 сигналов, неинвертирующий усилитель 5 с переключаемым коэффициентом усиления, регулируемый источник 6 постоянного напряжения, компаратор 7, выход 8.Инвертирующий усилитель 3 с переключаемым коэффициентом усиления (фиг.2) содержит операционный усилитель (ОУ) 9, резисторы 10-12 и ключ 13,22416 хсс 35 С а дляйЬх =ыЬх, -- мЬ = ---4 О 1,ь 1где Ь - величина индуктивности катушки 1 индуктивности,45 1, . - величина эквивалентной индукьътивности 1.С-контура.При этом инее" место одновременное увеличение емкости и индуктивности ЬС-контура в 1 + К К и 1/1 - К50 раз соответственно, по сравнению сих исходным значением, соответствующим значению К равному нулю.Равенство единице коэффициентаусиления неинвертирующего усилителя 555 обеспечивает устойчивость в цепи сположительной обратной связью длявторой цепи и увеличение индуктивности ЬС-контура при увеличении абсолютной величины К. Неинвертирующий усилитель 5 с переключаемым коэффициентом усиления (фиг.3) содержит операционный усилитель 14, резисторы 15 и 16 и ключ 17,Резонансный перестраиваемый усилитель работает следующим образом.Работу резонансного перестраиваемого усилителя рассматривают на примере с включением входного усиливаемого сигнала последовательно с катушкой 1, как генератора напряжения.Резонансный перестраиваемыи усилитель содержит две параллельные цепи с обратной связью. Первая цепь с обратной связью образована последовательно соединенными аналог овым пере- множителем 4 и инвертирующим усилителем 3 в прямой ветви, конденсатором 2 в цепи обратной связи. Входом цепи является вход аналогового пере- множителя 4, выходом - выход инвертирующего усилителя 3. Вторая цепь с обратной связью образована последовательно соединенными аналоговым пере- множителем 4, неинвертируюшим усилителек 5 в прямой ветви и катушкой 1 индуктивности в цепи обратной связи, Входом цепи является вход аналогового перемножителя 4, а выхолом - выход неинвертирующего усилителя 5. Для каждой из цепей, беэ учета активных сопротивлений справедливо соотношениеххвУ 1-ККфгде х- реактивнсе сопротивлениена входе цепи по отношениюк общей шине;х , - реактивное сопротивление в 1 О цепи обратной связи,К - коэффициент усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5,К, - коэффициент усиления аналогового перемножителя 4.Пусть положительным значениям напряжения на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножителя 4 как неинвертирующего перемножителя с коэффициентомК передачи (ОК1) и работа инвертирующего усилителя 3 с коэффициентом передачи, равным единице, чтообеспечивается разомкнутым состоянием 25 ключей 13 и 17 за счет логическогонуля на их входах управления.Тогда для первой цепи 1 1 1 мС " ыС мС(1 + К К,)1) Ртекущее значение угловой частоты сигнала,- величина емкости конденсатора 2;- величина эквивалентной емкости ЬС-контура,второи цепи13224При К равном нулю, что происходит при равенстве нулю напряжения на выходе регулируемого источника 6 С=С, Ь,=Ь.Отрицательным значениям напряжения 5 на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового перемножителя 4 как инвертирующего пе ремножителя с коэффициентом передачи, равным - К 1 О- 1 ( -К ( Ои работа инвертирующего усилителя 3 с коэффициентом передачи, равным минус единице, а неинвертирующего усилителя 5 с коэффициентом передачи, 15 равным К, что обеспечивается замкнутым состоянием ключей 13 и 17 за счет логической единицы на их входах управления.Тогда для первой цепи С 8 = С(1 в . 20Ь - К ) а для второй цепи Ь1 ф 1+ КК1При этом имеет место одновременное уменьшение емкости и индуктивности ЬС-контура в 1/1 - Ки 1+ КК, раз соответственно, по сравнению с их исходным значением, соответствующим значению К, равному нулю. Равенство единице абсолютной величины коэффициента усиления инвертирующего усилителя 3 обеспечивает устойчивость в цепи с положительной обратной связью для первой цепи и уменьшение емкости ЬС-контура при увеличении абсолютной величины К,.С учетом активного сопротивления индуктивной ветви контура и равенства нулю фазовых сдвигов в схемах элементов цепей комплексная передаточная функция резонансного перестраиваемого усилителя для областей положительных и отрицательных значений напряжения регулируемого источника 6 равна соответственно1 (3 САВ3 ьн 1 + КК 1 иг К 1 И 1Ч (31 А 50+КК Я -КЯф1 2.где Я, - комплексная передаточная функция пассивной цепи, образованной последовательно соединенными катушкой 1 индуктивности и конденсатором 2 на 55 входе и конденсатором 2 на выходекомплексная передаточная функция пассивной цепи, образованной последовательно соединенными конденсато 16 4ром 2 и катушкой 1 на входе и катушкой 1 на выходе,СоответственноЫ 1 = а+ 1 Ь 1; )нг = аг + 3 Ь где а 1, аг - действительная частьфункций У , И1 Ь, .Ь 2 в . мнимая часть функций И1 нКоэффициенты а , а , Ь , Ь являются функциями частоты величин С и Ь и активного сопротивления индуктивной ветви ЬС-контура, равного г 1 - о) 2 ЬСаа - 1 С 2 Ь 2 + А)2М1-ыС,гЬМ югЬ2 М ф где М =)А)фС 2 Ь 2 + ы (С 2 гг - 2 СЬ) +Соответственно модули передаточных функций резонансного перестраиваемого усилителя при положительных и отрицательных напряжениях от регулируемого источника 6 равны1 ЪГ(3 м)1+= А (1 ы) +а 2 +Ь1 1. н р О срО макс омкнперекрытие по частоте перестройки при одновременном и одинаковом максимальном изменении емкости и индуктивности ЬС-контура от исходных средних значений равно Ь чакс А О максРазсср мин С м 2 кс ФС мн а полное перекрытие по частоте равно А ОМаКС О МАН Р 2(1 +К Ка - К,а )2 + (КК Ь, - К,Ь )2 Пусть необходимо произвести перестройку резонансной частоты в диапазоне частот от минимальной Г,до максимальной Г , , изменяя напря-о мдксжение на выходе регулируемого источника 6 от максимального отрицательного через нуль до максимального положительного. Если принять среднее значение резонансной частоты, равной132245Где 1 макс ф Смакс И миимииС со ответственно максимальные и минимальные значения индуктивности и емкости ЕС контура, соответствующие максимальной абсолютной величине коэффициента передачи аналогового перемножителя 4, равной КТак како кс- Р1101максимальное значение коэффициентапередачи аналогового перемножителя 4равноР 1 - 1 15К (11 макС рТак какС макс . Р 1 +С1 МакС значение коэффициента передачи инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 при разомкнутом ключе 13 и замкнутом аналоговом ключей 17 равно:Р - 1К = "- в= Р25К 1 максПереключение коэффициентов передачи инвертирующего и неинвертирующего усилителей 3 и 5 происходит в момент равенства нулю коэффициента передачи аналогового перемножителя 4, т.е. при 30 нулевом петлевом усилении в обеих цепях обратной связи, что не приводит, к возникновению помех от переходных процессов.При включении источника усиливае мого сигнала последовательно с катушкой 1 индуктивности модуль коэффициента передачи резонансного перестраиваемого усилителя А(ы) сохраняется неизменным во всем диапазоне частот 40 при неизменных активных потерях и равен добротности 1,С-контура Если положительному напряжению на выходе регулируемого источника 6 соответствует работа аналогового пере- множителя 4 как инвертирующего пере 50 множителя, то для обеспечения нужной величины и знака коэффициентов передачи в цепях обратной связи необхо 16димо поменять между собой местами точки подключения вторых выводов конденсатора 2 и катушки 1 индуктивности.Если источник усиливаемого сигналавключен последовательно с конденсатором 2 как генератор напряжения, то комплексная передаточная функция резонансного перестраиваемого усилителя соответствует на участках положительного и отрицательного напряжения от регулируемого источника 6 выражениямУ (ы) С 1 + ККЪ 2 К 1 М 1Уг(3 ы)1+ КК 1 Ы, - КР,При этом получается увеличение модуля резонансного коэффициента передачи с увеличением частоты по диапазону.Формула изобретенияРезонансный перестраиваемый усилитель, содержащий последовательно соединенные аналоговый перемножитель сигналов, инвертирующий усилитель и конденсатор, другой вывод которого подключен к входу аналогового пере- множителя сигналов и .к первому выводу катушки индуктивности, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона плавной перестройки резонансной частоты, введены неинвертирующий усилитель с переключаемым коэффициентом усиления и последовательно соединенные регулируемый источник постоянного напряжения и компаратор, точка соединения которых подключена квторому входу аналогового перемножителя сигналов, а второй вывод катушки индуктивности подключен к выходу неинвертирующего усилителя с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу аналогового перемножителя сигналов, при этом инвертирующий усилитель выполнен с переключаемым коэффициентом усиления, причем входы управления неинвертирующего и инвертирующего усилителей с переключаемым коэффициентом усиления объединены и подключены к выходу компаратора.