Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бакалов В.П. Основы теории цепей_2007

.pdf
Скачиваний:
633
Добавлен:
05.05.2015
Размер:
6.33 Mб
Скачать

Àê (ω)

 

 

 

2

ω

20 lg

1

 

20 lg

 

 

 

 

 

Ðèñ. 18.24

 

Àê(ω)

 

 

2

ω

20 lg

1

 

 

 

 

Ðèñ. 18.25

 

Ïðè óâеличении чàстоты äàííàя функция имеет монотонно убы-

âàþùèé õàðàêòåð îò Aê(0) = 0 äî Aê() = 20lg[R2 /(R1 + R2)] (ðèñ. 18.24, êðèâàÿ 2).

Åñëè â êà÷åñòâå äâухполюсникà Z âûáðàть послеäîâàтельный LC-контур, то чàстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления буäет иметь âèä, ïîêàçàííûé íà ðèñ. 18.25, êðèâàÿ 1. Ïðè âыборе â êà÷åñòâå äâухполюсникà Z ïàðàллельноãî LC-контурà ÷àстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления буäет иметь обрàòíûé õàðàêòåð, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 18.25, êðèâàÿ 2.

Несмотря нà òî, ÷òî ðàссмотренные схемы моãóò ñîäåðæàòü èíäóêòèâности, они имеют ряä преимущестâ ïî ñðàâнению с пàññèâíûìè àм- плитуäными корректорàìè. Òàк, число реàêòèâных элементоâ âäâое меньше, à îñëàбление, âносимое кàñêàäíûì ñîåäинением цепи и корректорà, близко к нулю. Послеäíåå âàæíî òàкже потому, что äополнительное ослàбление зà счет применения пàññèâíîãо корректорà, êàê ïðàâило, прихоäится компенсироâàть с помощью усилителя, т. е. общàÿ ñõåìà âñå ðàâíî îêàçûâàåòñÿ àêòèâíîé.

Пример. Îïðåäелить переäàточную функцию àмплитуäíîãо корректорà, построенноãо по схеме рис. 18.23, á, â которой â êà÷åñòâå äâухполюсникà Z âûáðàн послеäîâàтельный колебàтельный LC-контур. Рàссчитàть и построить чàстотную хàðàктеристику ослàбления Àê(f) корректорà â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 0 äî fâ = 100 êÃö äля элементоâ контурà R1 = 10 êÎì, R2 = 20 êÎì, L = = 200 ìÃí, Ñ = 1,268 íÔ.

Îïåðàционный усилитель â схеме рис. 18.23, á âключен по неинâертирующей схеме, поэтому переäàòî÷íàя функция корректорà îïðåäеляется по формуле (18.11), â которой Z(p) = pL + 1 / (pC):

 

 

 

 

 

 

R1 + R2 + pL +

1

 

 

 

 

 

 

 

R + R

 

 

1

 

 

 

R1 + R2 + Z ( p )

 

 

 

 

 

 

=

p2 + p 1

 

2

+

 

 

 

 

 

 

pC

 

 

 

 

Hê ( p ) =

 

=

 

 

L

LC

.

 

R2 + Z ( p )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

R2 + pL +

 

1

 

 

 

 

 

 

p

2

+

R1

p +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pC

 

 

 

 

L

 

 

LC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

×àстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

1

 

 

 

 

 

ö

2

 

 

æ

R

ö2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

 

- w2

÷

 

+ w2

ç

1

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aê

( w) = 20lg

 

 

= 10lg

 

è LC

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

è

L ø

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hê ( w)

 

 

ö2

 

 

 

æ R + R

ö2

 

 

 

 

 

 

 

æ

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

- w2 ÷

+ w2

ç

 

1

L

 

2

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è LC

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

è

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

491

Àê( f ), äÁ

10

50

100 f, êÃö

-5

-10

Ðèñ. 18.26

В формулàõ Hê(p) è Aê(w) âеличинà 1 / (LC) ýòî êâàäðàт резонàнсной чàстоты w02 LC-контурà. Äëÿ çàäàííûõ çíàчений L è Ñ имеем:

w02 =

1

=

1

= 0,394 × 1010 àä/ñ)2.

LC

200 × 1013 × 1,268 × 109

 

 

 

Резонàíñíàÿ ÷àñòîòà f0 = 1( 2pLC ) = 10 êÃö. Ðàссчитàåì çíàчения Àê(f) íà ÷àñòîòàõ, ðàâíûõ íóëþ, f0 = 10 êÃö è fâ = 100 êÃö.

A ( 0 ) = 10lg

(1 LC )2

= 10lg1 = 0 äÁ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

(1 LC )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aê

( f0 ) = 20lg

 

 

R1

 

 

= 20lg

 

 

10

 

 

= -9,54 äÁ,

 

 

R1 + R2

10 +

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ 1

 

- w â2

ö

2

+ w2â

æ

R

ö2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

ç

 

1

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aê

( fâ

) = 10lg

 

 

è LC

 

ø

 

 

 

 

è

L ø

 

= -4,1

äÁ.

æ

 

ö2

 

 

 

 

æ R + R

ö2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

- w â2 ÷

+ w â2

ç

1

 

 

2

÷

 

 

 

 

 

 

LC

L

 

 

 

 

 

 

è

 

 

ø

 

 

 

 

è

 

 

ø

 

 

Àíàëîãичным обрàзом можно рàссчитàòü îñëàбление Àê(f) íà любой чàстоте â ðàбочем äèàïàçîíå. Ãðàôèê Àê(f) изобрàæåí íà ðèñ. 18.26.

Синтез амплитудных корректоров. При синтезе пàññèâíîãî àм- плитуäíîãо корректорà èñõîäíûìè äàнными яâляются: чàстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления цепи Aö(ω), ïîäëåæàùàя коррекции â äèàïàçîíå ÷àñòîò ωí ... ωâ; точность коррекции A â ýòîì æå äèà- ïàçîíå ÷àстот; сопротиâление нàãрузки R0.

Âíà÷àëå îïðåäеляют чàстотную хàðàктеристику àмплитуäíîãо корректорà Aê(ω). Äëÿ ýòîãо необхоäèìî çàäàòü õàðàктеристику ослàбления A0 êàñêàäíîãî ñîåäинения цепи и корректорà. Ýòà õà- ðàктеристикà äîëæíà быть постоянной, не зàâисящей от чàстоты, причем ее âеличину принимàют несколько большей, чем мàêñè- ìàльное ослàбление цепи:

A0 = max Aö + A1 ,

(18.12)

ãäå A1 = 1 ... 2 äÁ.

×àстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления àмплитуäíîãо корректорà

âычисляется по формуле:

 

Aê ( ω) = A0 Aö ( ω ).

(18.13)

492

Íà ðèñ. 18.6 â êà÷åñòâе примерà ïîêàçàíû õàðàктеристики ос- лàбления цепи Aö(w), îñëàбления A0 êàñêàäíîãî ñîåäинения цепи и корректорà, à òàêæå îñëàбления Aê(w) корректорà.

Ñëåäующим этàïîì ðàñ÷åòà àмплитуäíîãо корректорà ÿâляется âыбор схемы корректорà. Выбирàþò òàкую схему, которàÿ â äèà- ïàçîíå ÷àñòîò wí ... wâ имеет нужный хàðàêòåð ÷àстотной зàâисимости ослàбления. Нàпример, äëÿ ðåàëèçàöèè ÷àстотной зàâисимости Aê(w), ïðèâåäенной нà рис. 18.6, можно использоâàòü àмплитуäный корректор, â котором äâухполюсник Z1 состоит из пàðàл- лельноãî ñîåäинения емкости C1 и резисторà R1 (ðèñ. 18.16).

Âûáðàâ схему корректорà, приступàþò ê åå ðàсчету. При этом чàсто используется метоä интерполироâàíèÿ. Ñîãëàсно этому метоäó çàäàемся числом точек интерполироâàíèÿ, ðàâным числу элементоâ â äâухполюснике Z1. С учетом формулы (18.6) состàâ- ляется системà óðàâнений âèäà:

A

( w

1

) = 20lg

 

1 +

éZ

( jw ,x ,x

2

Kx

n

) R

ù

 

;

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

1

1

 

1

 

 

 

 

0

û

 

 

 

 

 

 

A

( w

2

) = 20lg

 

 

 

1 +

éZ

( jw

2

,x ,x

2

Kx

n

 

)

R

ù

 

;

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

1

 

 

1

 

 

 

 

 

0

û

 

 

 

 

. . . . . . . . .

 

. .

 

. . . . . . . . . . . . . .

 

.

A

( w

n

) = 20lg

 

1 +

éZ

( jw

n

,x ,x

2

Kx

n

)

R

ù

 

,

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

ë 1

 

1

 

 

 

 

 

 

0 û

 

 

 

ãäå x1 ... xn çíàчения пàðàметроâ элементоâ äâухполюсникà Z1. Решение äàнной системы и äàåò çíàчения x1 ... xn, которые яâляются пàðàìåòðàìè èíäóêòèâностей, емкостей и резистороâ.

Особенностями рàñ÷åòà ÿâляется то, что, âî-ïåðâûõ, ïàðàметры элементоâ ìîãут быть отрицàтельными, à âî-âторых точность коррекции может не уäîâëåòâорять зàäàнным требоâàниям. Обыч- но прихоäèòñÿ äàííûé ðàñ÷åò ïîâторять. Если пàðàметры элементоâ получились отрицàтельными, то слеäует либо изменить âеличи- ну A1 â формуле (18.12), либо положение точек интерполяции. Если пàðàметры элементоâ получились â конце концоâ положительными, то проâеряется точность àппроксимàции (коррекции). Для этоãо по формуле (18.6) рàссчитыâàåòñÿ îñëàбление корректорà Aêp(w) è ïðîâеряется âыполнение нерàâåíñòâà:

Aêð ( w) - Aê ( w) DÀ.

Ïðè âыполнении нерàâåíñòâà ðàñ÷åò íà ýòîì çàêàí÷èâàется. В протиâíîì ñëó÷àе необхоäèìî ñíîâà ïîâторить рàсчет, меняя точки интерполяции, äо получения рàâíîâîëíîâîé õàðàктеристики по- ãрешности. Если при рàâíîâîëíîâîì õàðàктере поãрешности требо- âàния к точности не âыполняются, то необхоäèìî ëèáî óâеличить число элементоâ â äâухполюснике, либо поäелить Aê(w) пополàм и построить корректор â âèäå êàñêàäíîãî ñîåäинения äâух четырехполюсникоâ.

Ìåòîäèêà синтезà àêòèâíûõ ARZ-корректороâ òàêàÿ æå, êàê è îïèñàííàÿ âûøå ìåòîäèêà ðàñ÷åòà ïàññèâíûõ àмплитуäных коррек-

493

Òàáëèöà 18.2

f, êÃö

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Àö, äÁ

11,9

11,0

10,0

8,5

7,2

5,8

4,3

3,4

2,5

1,8

1,1

Òàáëèöà 18.3

f, êÃö

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Àê, äÁ

0,1

1,0

2,0

3,5

4,8

6,2

7,7

8,6

9,5

10,2

10,9

òîðîâ. Отличие зàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî õàðàктеристикà îñëàбления A0 êàñêàäíîãî ñîåäинения цепи и корректорà âûáèðàется близкой к нулю.

Пример.  òàблице 18.2 зàäàíà ÷àстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления цепи Àö(f). Ðàссчитàть элементы àмплитуäíîãо корректорà, åñëè À0 = 12 äÁ è R0 = = 200 Îì.

Воспользуемся формулой (18.13) и рàссчитàåì îñëàбление корректорà

Àê(f) = À0 Àö(f) â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 0 äî 50 êÃö.

Результàòû ðàñ÷åòà Àê(f) ïðèâåäåíû â òàблице 18.3, à íà рисунке 18.27

изобрàæåíû ãðàôèêè îñëàблений Àö(f), À0 è Àê(f).

×àстотнàÿ õàðàктеристикà îñëàбления Àê(f) íà рис. 18.27 может быть полученà с помощью корректорà, ðåàëèçîâàííîãо по схеме рис. 18.19, â которой äâухполюсник Z1 состоит из пàðàллельноãî ñîåäинения элементоâ L1 è R1.

Íàéäåì R1 из формулы (18.9):

R1 = R0 (100,0 5Aê max 1).

Çíàчение Àê max = 10,9 äÁ íà ÷àстоте f = 50 кГц берем из тàблицы 18.3. Получàåì:

R1 = 200 (100,05×10,9 1) = 500 Îì.

Äëÿ ðàñ÷åòà L1 âûáèðàем узел интерполяции: f1 = 25 êÃö, Àê1(f1) = 6,2 äÁ. Ïîäñòàâëÿåì ýòè äàííûå â формулу (18.6) или

 

( ω1 ) = 10lg

ω2

+ α2

,

Aê1

 

1

 

2

H2

(ω2

+ α2 )

 

 

 

 

1

2

 

À

À0= Àö( f ) + Àê( f )

12

 

10

 

)

f

(

 

À

 

ê

 

8

Àê1 6

4

 

 

 

 

 

 

 

À

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ö(

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

20

30

 

40

f1

Ðèñ 18.27

)

50

f, êÃö

fmax

 

494

 

 

 

à)

 

 

 

0

ωí

ω1

ω2

ω3

ωâ

ω

 

 

 

 

á)

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 18.28

 

 

 

ãäå α

 

= R1 , α

 

=

R0R1

, H =

R0

 

, ω = 2π f .

1

2

L1 ( R1 + R0 )

 

 

 

L1

 

 

R0 +

1

1

 

 

 

 

 

R1

 

Получàåì çíàчение L1 = 2 ìÃí.

Çíàчения пàðàметроâ элементоâ R2 è C2, îáðàзующих обрàòíûé äâухполюсник Z2, ðàссчитыâàем по формулàì:

R =

R2

 

 

=

L

0

è C

2

1

.

 

2

R

 

 

R2

 

1

 

 

 

0

 

Получàåì R2 = 80 Îì è C2 = 0,05 ìêÔ. Ðàсчетнàÿ õàðàктеристикà îñëàб- ления корректорà, âычисляемàя по формуле (3.3), точно соâïàäàет с требуемой только нà ÷àñòîòàõ f1 = 25 êÃö è fmax = 50 êÃö.

Используя кàñêàäíîå ñîåäинение рàзличных типоâûõ çâåíüåâ корректороâ, можно получить чàстотные зàâисимости ослàбления Aê(ω) любой сложности. Нà рис. 18.28 изобрàæåíà ñõåìà сложноãо корректорà, построенноãî íà îñíîâå òèïîâûõ ñõåì (ðèñ. 18.19), è åãî ðàбочее ослàбление. Изменением хàðàктеристик типоâûõ ñõåì äîáèâàются получения требуемой хàðàктеристики àмплитуäíîãо корректорà.

495

18.3. Фазовые корректоры

Пассивные корректоры. Ôàçîâые корректоры äолжны иметь постоянное âõîäное сопротиâление и постоянное ослàбление, которые не зàâèñÿò îò ÷àстоты. Тàêèì óñëîâèÿì óäîâëåòâоряют симметричные мостоâые четырехполюсники (рис. 18.29), у которых сопротиâления Z1 è Z2 ðåàêòèâíûå è âçàимообрàòíûå, ò. å.:

Z

1

× Z

2

= R2

è Z

1

= ± jX ,

Z

2

= mjX

.

 

 

0

 

1

 

2

 

Òàкие четырехполюсники имеют с обеих сторон оäèíàêîâûå õàðàк- теристические сопротиâления:

Zc = Z1 × Z2 = R0 ,

поэтому их леãêî ñîãëàñîâûâàòü ñ âнутренним сопротиâлением ãå- íåðàòîðà и сопротиâлением нàãрузки.

Ðàбочее ослàбление мостоâîãо симметричноãî ñîãëàñîâàííî âключенноãо четырехполюсникà ñ âçàèìíî-îáðàтными сопротиâлениями Z1 è Z2 ðàâíî íóëþ íà âñåõ ÷àñòîòàõ: A(w) = 0, ò. å. ýòà ñõåìà íå âносит никàêîãî äополнительноãî îñëàбления сиãíàëà.

Îïåðàòîðíàÿ ïåðåäàòî÷íàя функция по нàпряжению схемы рис. 18.29 имеет âèä:

Hê ( p ) =

R0

- Z1

( p )

(18.14)

R0

+ Z1 ( p )

 

 

Комплекснàÿ ïåðåäàòî÷íàя функция по нàпряжению схемы рис. 18.29, â которой Z1 è Z2 ðåàêòèâíûå äâухполюсники, может быть âычисленà по формуле:

Hê ( jw) =

R0

jX1

(18.15)

R0

+ jX1

 

 

Нетруäíî âèäåòü, ÷òî ìîäóëü ïåðåäàточной функции (18.15) рà- âåí 1, à àðãумент и ГВП âычисляются по формулàì:

 

jê ( w) = -2arctg

X1 ,

(18.16)

 

 

 

 

 

 

 

 

R0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zâõ1 =R0

Zâõ2 =R0

Ðèñ. 18.29

496

 

B

 

 

C

π

 

 

 

 

 

à)

0

á)

ω

 

 

 

 

Ðèñ. 18.30

 

0

â)

ω

 

 

 

B ( w)

= 2arctg X1 ,

 

(18.17)

 

ê

 

 

R0

 

 

 

 

 

 

 

 

tãð ( w) =

dB ( w)

=

 

2 R0

× dX1 .

(18.18)

 

 

+ ( X1 R0 )2

 

dw

1

dw

 

Формулы (18.16), (18.17) и (18.18) покàçûâàþò, ÷òî ôàçî- ÷àстотнàÿ õàðàктеристикà, ôàçîâàя постояннàÿ è õàðàктеристикà ãруппоâîãî âремени зàïàçäûâàния корректорà çàâисят только от âèäà äâухполюсникà X1.

Íà ïðàктике используются типоâûå çâåíüÿ ïàññèâíûõ ôàçîâых корректороâ ïåðâîãî è âòîðîãî ïîðÿäêîâ.

Íà ðèñ. 18.30, à изобрàæåíà ñõåìà ôàçîâîãо корректорà 1-ãî ïîðÿäêà, â котором äâухполюсником Z1 ÿâляется инäóêòèâность Z1(p) = pL, à äâухполюсником Z2 емкость Z2(p) = 1/(pC).

Îïåðàòîðíàÿ ïåðåäàòî÷íàя функция этоãо корректорà â ñîîòâåòñòâии с (18.14) имеет âèä:

Hê ( p ) =

R0

pL

= -

p R0

L

= -

R0

+ pL

p + R0

L

 

 

 

ãäå a1 = R0/L.

Ðàáî÷àÿ ôàçîâàя постояннàÿ B(w) è ÃÂÏ â ìóëàìè (18.17) è (18.18)

Bê ( w) = 2arctg ( wa1 ),

tãð ( w) =

2α1

.

w2 + a2

 

 

 

1

 

p − α1 ,

(18.19)

p + a1

 

ñîîòâåòñòâèè ñ ôîð-

(18.20)

(18.21)

Ãðàфическое изобрàжение äàííûõ õàðàктеристик покàçàíî íà ðèñ. 18.30, á è â.

Íà ðèñ. 18.31, à изобрàæåíà ñõåìà ôàçîâîãо корректорà 2-ãî ïîðÿäêà, ñ äâухполюсником Z1, состоящим из послеäîâàтельноãî

ñîåäинения элементоâ L1 è C1, ò. å. Z1(p) = pL1 + 1/(pC1). Îïåðàòîðíàÿ ïåðåäàòî÷íàя функция тàêîãо корректорà â ñîîò-

âåòñòâии с (18.14) имеет âèä:

497

ω0 = 1

L1C1

 

 

 

 

π

 

 

 

0

 

ω

0

à)

á)

 

 

 

Ðèñ. 18.31

 

ω

â)

Hê ( p ) =

R - pL - 1

( pC

)

 

p2 - ( w

0

Q

) p + w 2

 

0

1

1

 

= -

 

 

ï

0

,

R0 + pL1 + 1 ( pC1 )

p2 + ( w 0

Qï ) p + w 02

 

 

 

ãäå w02 = 1/(L1C1), Qï = 1/(w0R0C1) äобротность полюсà ïåðåäà- точной функции.

Комплекснàÿ ïåðåäàòî÷íàя функция корректорà получàåòñÿ ïðè p = jw:

Hê ( jw) = -

w20

- w2

- j (w0

Qï ) w

.

(18.22)

w20 - w2 + j (w0

 

 

Qï )w

 

Ìîäуль функции рàâåí 1, à ðàáî÷àÿ ôàçîâàя постояннàÿ B(w) è ÃÂÏ tãð(w) âычисляются â ñîîòâåòñòâии с (18.17) и (18.18) по формулàì:

B

( w) = p + 2arctg

éQ (w2

- w

2 ) w

;

(18.23)

ê

 

 

 

ë

ï

 

 

0 0

û

 

 

 

tãð ( w) =

2w

Q

(w2

+ w 2 )

 

 

 

 

 

 

0

ï

 

0

 

.

 

 

(18.24)

 

Q2 (w2 - w 2 )2

+ w

2w2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

Ãðàôèêè çàâисимостей B(w) è tãð(w) ôàçîâîãо корректорà 2-ãî ïîðÿäêà ïðèâåäåíû íà ðèñ. 18.31, á è â.

Åñëè èçâестны коэффициенты переäàточной функции w0, Qï è íà- ãðóçêà R0, òî ïàðàметры элементоâ корректорà ðàссчитыâàþòñÿ ïî

формулàì

 

 

C1

= 1 QïR0ω0 ;

(18.25)

L1

= QïR0 ω 0 .

(18.26)

Пример. Ôàçîâый корректор (рис. 18.30, à) имеет элементы L1 = 100 ìÃí, R0 = 500 Îì. Ðàссчитàть и построить ãðàôèêè ÷àстотных зàâисимостей фàçî- âой постоянной Bê(f) è ãруппоâîãî âремени прохожäåíèÿ tãð(f) â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 0 äî 10 êÃö.

Ôàçîâàÿ õàðàктеристикà B(ω) ðàссчитыâàется по формуле (18.20), поэтому:

498

Òàáëèöà 18.4

f, êÃö

 

0

 

1

 

 

2

 

 

 

4

6

 

 

 

 

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bê, ðàä

 

0

 

1,8

 

2,38

 

2,75

2,88

 

 

2,94

2,98

tãð, ìêñ

 

400

 

155

 

96

 

 

 

55

38

 

 

 

 

29

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B ( f ) = 2arctg 2p fL1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

R0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÃÂÏ tãð(w) ðàссчитыâàется по формуле (18.21), поэтому:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tãð ( f ) =

 

 

2R0L1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4p2f 2L2

+ R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Ïîäñòàâëÿÿ â âûðàжения äëÿ B

ê

(f) è tãð(f) çíàчения L

1

= 10 ×10 3 Ãí è

R0 = 500 Ом, получàåì:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B ( f ) = 2arctg

2p fL

= 2arctg

2 × 3,14 × 100 × 10

3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

f = 2arctg1,256 × 103 f,

ê

 

 

 

R0

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tãð ( f ) =

2R L

=

 

2 × 500 × 100 × 103

 

=

 

 

 

100

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

4p2f 2L2

 

+ R2

4 × 3,142 × 1002 × 106 f 2

+ 5002

0,394f 2 + 25 × 104

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результàòû ðàñ÷åòà Bê(f) è tãð(f) â äèàïàçîíå ÷àñòîò f = 0 ¸ 10 êÃö ïðè- âåäåíû â òàблице 18.4, à ãðàôèêè íà ðèñ. 18.32, à è á.

Пример. Ñõåìà ôàçîâîãо корректорà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 18.31, à. Ðàññ÷è- òàть и построить ãðàôèêè ÷àстотных зàâисимостей фàçîâой постоянной Bê(f)

èÃÂÏ tãð(f) â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 0 äî 10 êÃö äëÿ äâóõ ñëó÷àåâ:

1)R0 = 600 Îì; L1 = 36 ìÃí, Ñ1 = 0,025 ìêÔ;

2)R0 = 600 Îì; L1 = 36 ìÃí, Ñ1 = 0,05 ìêÔ.

Ôàçîâàÿ õàðàктеристикà Bê(w) корректорà ðàссчитыâàется по формуле (18.23), à ÃÂÏ tãð(w) по формуле (18.24), поэтому:

 

 

B

( f ) = p + 2arctg éQ

( 4p2f 2 - w 2 ) w

0

2p f ù

,

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

ë

ï

 

 

 

0

 

 

û

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tãð ( f ) =

2w Q

( 4p2f 2 + w 2 )

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

ï

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q2

( 4p2f 2

- w 2 ) 2 +w

2 4p2f 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Âê( f ), ðàä

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

( f ), ìêÑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãð

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2

4 6 8 10

f, êÃö

 

0

2

4

6

8 10 f, êÃö

 

 

 

 

à)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

á)

 

 

 

 

Ðèñ. 18.32

499

ãäå w

0

2

= 1/(L C ), Q

ï

 

= 1/(w R C ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

w02

0 0 1

 

 

 

 

 

 

 

Ðàссчитàåì çíàчения

è Qï äëÿ äâóõ ñëó÷àåâ çàäàíèÿ ïàðàметроâ ýëå-

ментоâ корректорà:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

w2

=

1

 

 

 

=

 

 

 

 

1

 

 

 

 

= 0,11 × 1010 àä/ñ)2;

 

 

 

L C

 

36 × 103 × 0,025 × 106

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qï

=

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

=

 

 

 

 

1

 

 

 

 

= 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

R C

 

 

× 105 × 600 × 0,025 × 106

 

 

 

 

0

 

0,11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

w02

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

= 0,056

× 1010 àä/ñ)2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36 × 103

× 0,05 × 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qï

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

= 1,41.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

× 105 × 600 × 0,05 × 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,056

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ïîäñòàâëÿÿ çíàчения w02 è Qï â âûðàжения äëÿ ðàñ÷åòà Bê(f) è tãð(f), ðàс- считыâàåì ýòè õàðàктеристики â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 0 äî 10 êÃö è çàносим ре-

зультàòû ðàñ÷åòà â òàблицу 18.5 äëÿ ñëó÷àÿ 1) è â òàблицу 18.6 äëÿ ñëó÷àя 2). Поскольку ãðàôèê tãð(w) имеет мàксимум (рис. 18.31, â), òî äëÿ îïðåäå-

ления чàстоты этоãî ìàксимумà берем произâîäíóþ dtãð(w) è, ïðèðàâíÿâ åå ê íóëþ, íàõîäèì:

 

 

 

 

 

 

 

w

max

= w

0

 

4 - Q2

 

- 1

 

 

 

 

 

(18.27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ω0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

èëè f

max

4 - Q2 - 1 = 0 äëÿ ïåðâîãî ñëó÷àÿ (Q

ï

= 2)

è f

max

= 2,42 êÃö

 

2p

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

äëÿ âòîðîãî ñëó÷àÿ (Qï =1,41).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷òî ïðè Qï

 

 

В общем случàå àíàëèç âûðàжения (18.27) покàçûâàåò,

3

 

ГВП имеет мàксимум нà ÷àстоте f = 0, à ïðè Qï <

3

= 1,73 ìàксимум

ÃÂÏ íà ÷àстоте fmax.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Çíàчение tãð max ðàссчитыâàется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tãð max =

 

 

 

1

 

 

×

 

 

 

2Qï

 

 

.

 

 

(18.28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

4Q2

 

 

-

 

4Q2

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

- 1 2Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

ï

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

Äëÿ âòîðîãî ñëó÷àÿ, êîãäà Q = 1,41, имеем tãð max = 144 ìêÑ. Ñëåäóåò òàкже отметить, что при Qï . 1 формулы (18.27) и (18.28) сущестâенно упрощàþòñÿ:

 

 

 

wmax = w0, tãð max =

4Qïω0

.

 

 

(18.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w0

 

 

 

 

 

 

 

Òàáëèöà 18.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f, êÃö

 

0

 

2

 

4

 

 

 

 

5,3

 

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bê, ðàä

 

0

 

1,44

 

2,59

 

 

3,14

 

4,11

4,35

 

 

 

tãð, ìêñ

 

120

 

106

 

73,5

 

 

 

60

 

 

34,8

26,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Òàáëèöà 18.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f, êÃö

 

0

 

1

2,42

 

3,76

 

6

 

 

8

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bê, ðàä

 

0

 

0,77

2,0

 

3,14

 

4,35

 

4,87

 

5,19

 

 

 

tãð, ìêñ

 

120

 

117

144

 

120

 

57,6

 

30,8

 

18,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500