Системы АПЧ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

« Системы АПЧ »

МИНСК, 2008

Для того чтобы лучше разобраться в принципах действия рас­сматриваемых в последующих главах авторегулировок в радиоприемниках, вна­чале полезно ознакомиться с некоторыми общими вопросами теории авторегу­лирования.

Автоматическое регулирование является разделом более общей отрасли науки об управлении — кибернетики, получившей широкое развитие в последние десятилетия. Под управлением понимают совокупность действий, обеспечивающих работу какой-либо системы оусловиях достижения заранее заданных результатов. Круг задач, решаемых кибернетикой, весьма обширен и многообразен. Она включает в себя вопросы управления самыми различными объектами от живых организмов до сложных технических систем.

Системы автоматического регулирования позволяют без участия оператора поддерживать заданный режим работы управляемого объекта, например в радиоприемнике постоянство (с заданными отклонениями) уровня выходного сигнала.

Те параметры объекта, которые подлежат стабилизации или изменению по заданному закону, называют регулируемыми параметрами. В радиоаппаратуре— это прежде всего усиление или настройка гетеродина приемника. Устройства, параметры которого подлежат регулированию, называют объектом регулирова­ния.В приемниках — это каскады усилителя, его частотно-избирательная цепь или настройка гетеродина. Элемент, осуществляющий ту или иную регулировку, называется регулятором(или управителем). На регулятор подается напряжение, содержащее информацию о необходимом его действии и _р .

Различают системы АР замкнутого и разомкнутого вида. Как правило, в радиоприемниках применяют замкнутые системы АР. При воздействии на замкнутую систему АР какого-либо внешнего фактора, например сигнала в радиоприемнике, возникает переходный (динамический) процесс. Если этот про­цесс стремится к определенному установившемуся значению выходного парамет­ра объекта регулирования, т. е. она приходит в равновесие, то система являет­ся устойчивой;в противном случае система будет неустойчивой, на ее выходе устанавливаются незатухающие колебания. Такой режим, разумеется, недопус­тим, поэтому любая система ЛР должна удовлетворить требованиям устойчи­вости.

Процесс, возникающий в системе после подачи воздействующего на вход сигнала, называется переходным процессом. Его график (рис. 1.) позволяет судить о характере установления выходного напряжения и_р при замкнутой цепи АР. В зависимости от схемы ЛР переходный процесс может носить, апериодический (кривая 1) или колебательный характер (кривая 2). На практике чаще пред­почтителен первый случай.

Важной характеристикой переходного процесса служит время его установ­ления, которое представляет собой отрезок времени t _у, в течение которого вы­ходное напряжение достигнет некоторого наперед заданного значения. Оно ча­сто составляет 0,9 установившегося напряжения на вы­ходе. Время установления всегда выгодно иметь воз­можно меньшим, что обеспечивает большее быстродей­ствие системы АР. Но это накладывает определенные требования на ее параметры, о чем подробнее сказано ниже.

По принципу действия системы АР разделяют на два вида: статические и астатические. В системах пер­вого вида в установившемся режиме существует зави­симость между отклонением регулируемого параметра от заданного значения и начальной ошибкой (при отсутствии системы АР).

Рис. 1 Переходный динамический процесс: 1—апериодический; 2--колебательный

В системах второго вида отклонение регулируемого параметра равно нулю при любом значении первоначального отклонения.

В системах авторегулировок, применяемых в радиоприемниках, используются почти исключительно статические регуляторы, как наиболее легко реализуемые. Примером астатического регулятора может служить автоподстройка часто­ты гетеродина путем вращения пластин конденсатора его контура маломощным электродвигателем, управляемым сигналом ошибки. Все другие схемы АР,рассматриваемые в последующих главах, относятся к статическим авторегуляторам, поэтому в дальнейшем при изложении термин «статические» будем опускать.

Для установления связи между первоначальным изменением интересующей нас величины на выходе системы АР (когда ее цепь разомкнута) с изменением той же величины при замкнутой цепи АР введем такие обозначения: х —напряжение на выходе при разомкнутой цепи АР; х' — то же, при замкнутой цепи; К — коэффициент передачи регулируемого объекта (например, усилителя цепи АРУ); β— коэффициент передачи цепи АР.

Тогда, считая систему линейной (что при малых сигналах допустимо), можно составить уравнение

х'=х —х' К β,

Решив его относительно х’ находим х'=х/(1+Кβ) (1)

Произведение Кβ=Кп часто называют петлевым усилением. Поскольку обычно Кβ=Кп >>1, то можно считать х'=х Кп

Следовательно, величина петлевого усиления показывает, во сколько раз уменьшается ошибка (напряжение, частота и др.) при замыкании цепи АР в установившемся режиме. Формула (1) окажется полезной при рассмотрении конкретных систем АР в радиоприемниках.

С увеличением петлевого усиления остаточная ошибка уменьшается. Но из этого положения,