СИСТЕМЫ АРУ НА ТРАНЗИСТОРАХ

И. ВАСИЛЬКЕВИЧ, Радио №3/1964, ст.38

Принцип построения систем АРУ для транзисторных схем (рис. 1) такой же, как и для лампо­вых. В ламповых усилителях наи­более часто применяется система АРУ, основанная на изменении ре­жима ламп по постоянному току, причем изменяется в основном кру­тизна ламп, а входные и выходные параметры ее остаются постоянными. Перенести полностью этот принцип на транзисторные усилители нельзя, так как изменение режима транзи­стора по постоянному току вызывает значительное изменение всех его параметров и затрудняет построение цепей АРУ в транзисторных схемах.

Эффективность регулировки ха­рактеризуется коэффициентом у. Чем больше у, тем эффективнее регулировка. Об эффективности различ­ных схем регулировки усиления можно судить по результатам их экспериментального исследования для каскада усилителя ПЧ, собран­ного на транзисторе П15 (промежу­точная частота f₀ = 128 кгц, полоса пропускания 2 Дf = 4 кгц), приве­денным в таблице 1. Из таблицы видно, что наибольший коэффициент у имеют системы АРУ, в которых для регулировки применены колеба­тельные контуры. Однако в аппара­туре такие системы все же не приме­няются, так как их практическое осуществление встречает значитель­ные трудности.

В существующих конструкциях транзисторных приемников исполь­зуется главным образом регули­ровка усиления, при которой напря­жение АРУ подается в цепь базы (рис. 2, а) или в цепь эмиттера (рис. 2, б) регулируемого каскада, вызывая изменение его эмиттерного тока. На рис. 3, а и 3, б показаны экспериментально снятые зависи­мости параметров схем, приведенных на рис. 2, а и 2, б от тока эмиттера. Границы регулировки определяются пределами возможного изменения тока эмиттера. Нижний предел ограничивается величиной тока f_ко, ко­торый сильно зависит от темпера­туры. Верхний предел порядка 1 ма выбирается из условия максималь­ного усиления.

Из приведенных на рис. 3 экспери­ментальных кривых видно, что при изменении тока эмиттер а в пpеделах от 0,1 до 1 ма, коэффициент усиления по напряжению меняется в 5—10 раз, резонансная частота уменьшается на 1,2—1,5%, а полоса пропускания на 14—18% (расстройка и измене­ние полосы пропускания относятся только к входному контуру).

Влияние транзистора на параметры колебательных контуров ограничи­вает применение схем АРУ, осно­ванных на изменении режима тран­зистора по постоянному току. Поэтому в настоящее время наиболее перспективной нужно считать схему регулировки усиления, основанную на изменении величины межкаскад­ной связи, где элементом связи служит полупроводниковый диод (рис. 4, а и 4, б). Такие схемы пред­ставляют собою управляемые дели­тели напряжения, Эквивалентные схемы их по переменному току пока­заны на рис. 5, а и 5, б. Принцип действия управляемых делителей подобен действию электрических фильт­ров. Входной сигнал перераспреде­ляется между управляемым делите­лем и входом транзистора. Чтобы с ростом величины входного сигнала Uвх напряжение на входе транзи­стора U_вхо оставалось примерно по­стоянным, сопротивление диодов переменному току в управляемых де­лителях (рис. 4) также должно увеличиваться. В исходном состоянии (сигнал отсутствует или величина его меньше напряжения задержки Uвыхо) Диоды управляемого дели­теля отперты, что достигается соот­ветствующим выбором величин сопротивлений R1R2. По мере увели­чения входного сигнала диоды дели­теля запираются постоянным напря­жением, поступающим с детектора АРУ.

Ток через диоды управляемого де­лителя при отсутствии сигнала дол­жен быть порядка 50—100 мка. Сопротивление диода уже при таком токе обычно достаточно мало, по сравнению с входным сопротивле­нием транзистора. При большем на­чальном токе увеличивается мощ­ность, необходимая для нормальной работы системы АРУ.

Диод для управляющего делителя системы АРУ необходимо выбирать, исходя из следующих соображений:

1. Сопротивление диода перемен­ному току в исходном состоянии (диод открыт) должно быть таким, чтобы коэффициент передачи со входа управляемого делителя на вход тран­зистора (рис. 5) был возможно более близок к единице

Это условие выполняется, если со­противление диода составляет при­мерно

где Zвх— приведенное входное со­противление транзистора(параллель­ное соединение полного входного сопротивления транзистора и сопро­тивлений температурной стабилиза­ции каскада). Например, если Z_BX =1кОм, то сопротивление диода в открытом состоянии равно

Этому требованию в большей степени удовлетворяют плоскостные и микро­сплавные диоды, имеющие меньшее прямое сопротивление, чем точечные.

2) Максимальное сопротивление диода (в закрытом состоянии) для эффективной работы системы АРУ должно быть возможно большим по сравнению с входным сопротивле­нием транзистора

Наибольшее сопротивление в запер­том состоянии имеют точечные крем­ниевые диоды, обладающие к тому же малой конструктивной емкостью.

3) Диапазон регулирования си­стемы АРУ определяется соотноше­нием

Наилучшим для применения в управ­ляемом делителе (при соблюдении первого требования) будет тот диод, у которого это соотношение будет наибольшим.

4) Если система АРУ работает в диапазоне температур, параметры ее не должны сильно зависеть от тем­пературы. Из этих соображений в уп­равляемом делителе также лучше применять кремниевые диоды.

Управляемый делитель целесооб­разно включать между смесителем и первым каскадом усилителя ПЧ. Для работы в схеме управляемого делителя были исследованы различ­ные типы диодов, причем для выяс­нения закономерности испытывалось около 50 диодов каждого типа. Ре­зультаты измерений и расчетов при­ведены на рис. 7—8 и в таблице 2.

Наилучшие результаты в схеме управляемого делителя дают диоды типа Д223 (рис. 8), имеющие малое сопротивление в открытом состоянии (^Zд/мин = 100 ом), достаточно большое отношение

и малые габариты. Для этого типа диодов на рис. 6 приведены зависимости затухания, вносимого управляемыми делителями, изображенными на рис. 4 от постоянного тока через диод и напряжения на нем (кривая «а» соответствует управляемому де­лителю, показанному на рис. 4, а, а кривая «б» — делителю на рис. 4,6).