Фазовый сдвиг коэффициента передачи ГПК на частоте сопряжения целесообразно выбирать близким к нулю, а основного канала - к -90°. При этих условиях фазовый сдвиг характеристики суммарного векторного коэффици--ента передачи ГПК и основного канала на частоте сопряжения равен 45°, в суммарной амплитудно-частотной характеристике отсутствует провал, неизбежный при разности фаз основного и параллельного каналов, большей 90° (в частном случае при разности фаз этих каналов 180° суммарный вектор на частоте сопряжения равен нулю). Если на частоте сопряжения фазовый сдвиг ГПК или основного канала существенно отличается от указанных выше, то модуль и фазовый сдвиг суммарного вектора легко определить графическим построением. Частоте сопряжения сор

обычно соответствует точка Р на характеристике с фазовым сдвигом в диапазоне 100... 120°.

3. Определяют величину ослабления D, вводимого в основной канал, на частотах от нулевой до частоты сопряжения.

Если ГПК подключен к п-му каскаду, то

(2.80)

гдеКо1./Со2.....Ко{п~Ц -

коэффициенты усиления 1, 2, ... ,\{п- 1)-го каскадов на нулевой частоте; К - коэффициент запаса; Кпк - коэффициент усиления ГПК на частоте й.

Рис. 2-25. Суммарные амплитудно- и фазо-частотные характеристики и составляющие их компоненты разомкнутого РУ с параллельным каналом:

Sjj - сумма характеристик инерционных звеньев с постоянными времени Т Гых. расч- пв- ГПК;

- сумма характеристик фильтра л-го каскада к 2; 2осн - характеристика основного канала, образованная суммой характеристик фильтров от первого каскада до (я - 1)-го; £з - векторная сумма характеристик основного канала и ГПК; Лобщ ~ общая характеристика усилителя, полученная как сумма характеристик

53

4. Выбирают тип фильтра для каждого каскада основного канала и распределяют ослабление Ор между каскадами. При выборе типа фильтров и величины ослабления каждого каскада исходят из условия обеспечения максимальной амплитуды выходного сигнала (п - 1)-го каскада до Возможно более высоких частот. В качестве корректирующего фильтра первого каскада целесообразно выбрать емкость в коллекторной (анодной, стоковой) цепи, обеспечивающую превращение частотных характеристик первого каскада в инерционное звено с фазовым сдвигом на частоте сопряжения, близким к 90°, если фазовые сдвиги других фильтров основного канала на этой частоте близки к нулю.

В качестве корректирующего фильтра остальных каскадов выбирают цепочки RC, включенные в коллекторную (анодную, стоковую) или замыкающую цепь каскада. Распределяют фильтры вдоль оси частот и определяют их параметры так же, как и для одноканального усилителя. После определения параметров и характеристик всех фильтров (Ф1, Фп - 1, Фп - 2 на рис. 2.25) строят суммарные характеристики основного канала 2.

5. Графически по нескольким точкам производят векторное суммирование комплексных коэффициентов передачи ГПК и основного канала и строят суммарные амплитудно- и фазо-частотные характеристики £3.

6. Получают общие характеристики разомкнутого РУ общ путем суммирования характеристик Sg и Л.

Особенности расчета условно устойчивых усилителей с параллельными каналами

В безусловно устойчивом разомкнутом РУ наклон амплитудно-частотной характеристики теоретически может достигать 40 дБ/дек, а соответствующий ему фазовый сдвиг 180°.

В условно устойчивом разомкнутом РУ наклон амплитудно-частотной характеристики на частотах, меньших частоты среза, может значительно превышать 40 дБ/дек, а фазовый сдвиг 180°. Однако и для условно устойчивого усилителя должен выполняться критерий устойчивости Найквиста, а следовательно, вблизи частот, где модуль ко )фициента передачи разомкнутого РУ становится равным единице, фазовый сдвиг должен быть меньше 180° для любого возможного режима работы РУ и в течение всего срока службы.

Условно устойчивый усилитель рассчитывают в такой последовательности.

1. Определяют параметры и строят суммарные амплитудно- и фазо-частотные характеристики высокочастотного тракта при Тр, и Ту.

так же, как и для одноканального усилителя (рис. 2.23).

2. Находят допустимую минимальную частоту среза сй разомкнутого РУ с параллельными каналами. Для этого определяют минимальный допустимый коэффициент усиления высокочастотного тракта. Последний вычисляют при параметрах цепи обратной связи ОУ, дающих минимальный коэффициент усиления разомкнутого РУ, с учетом разброса параметров элементов высокочастотного тракта и их изменениях при старении.

Затем по амплитудно-частотной характеристике определяют частоту среза при допустимом минимальном коэффициенте усиления. Эта частота и принимается равной искомой частоте co , так как при определении корректирующих цепей основного канала учитывается, что его коэффициент передачи не должен оказывать влияния на величину общего коэффициента передачи разомкнутого РУ на частоте со и на более высоких частотах.

3. Определяют частоту сопряжения основного и параллельного каналов сОр, учитывая следующие условия:

а) фазо-частотная характеристика разомкнутого усилителя с параллельными каналами должна иметь на частоте сй (также и на более высоких частотах вплоть до частоты среза при любых допустимых параметрах внешних цепей) отставание по фазе меньшее (180° - Ф3), где фз угол запава;

б) фазовый сдвиг коэффициента передачи основного канала на частоте сопряжения должен приближенно равняться 135°, а с увеличением частоты - уменьшаться до 90°.

4. Затем с помощью выражения (2.80) определяют величину ослабления Ор, вводимого в основной канал, распределяют ослабление между каскадами, находят параметры корректирующих фильтров и строят его амплитудно- и фазо-частотные характеристики.

При распределении ослабления между каскадами и определении параметров корректирующих фильтров стремятся получить максимальный наклон амплитудной характеристики (значительно больший 40 дБ/дек), так как это позволяет получить максимальную полосу пропускания разомкнутого РУ. Дальнейшее построение частотных характеристик условно устойчивых усилителей аналогично построению характеристик безусловно устойчивых усилителей с параллельными каналами.

Расчет усилителей с каналом МДМ в области низких частот

При перегрузках РУ может произойти насыщение нескольких каскадов. Причем нелинейную зависимость каждого каскада нельзя считать безынерционной. Для таких систем в настоящее время не существует строгих методов расчета, необходимых и достаточных условий устойчивости. Однако правильный выбор параметров корректирующих фильтров, определяющих устойчивость РУ на низких частотах при рассмотрении системы в линейном приближении, и введение в схему ОУ отдельных нелинейных звеньев позволяют обеспечить устойчивость РУ в области низких частот или устойчивость в большом .

При расчете РУ с каналом МДМ (рис. 2.26) для обеспечения устойчивости в большом , т. е. для затухания переходного процесса после перегрузки усилителя, необходимо рассмотреть частотные характеристики РУ как линейной системы, разомкнутой по контуру канала МДМ. При этом, если по

Rg,2

Рис. 2.26. Структурная схема усилителя с каналом МДМ.

контуру в системе имеется затухание, большее или равное 40 дБ/дек на значительном участке характеристики [9], то РУ, как правило, оказывается неустойчивым в большом .

Если же затухание равно 20 дБ/дек в диапазоне частот от О до со среза, то система устойчива в большом . Устойчивость можно обеспечить, если на низких частотах имеется участок с затуханием, близким к 40 дБ/дек, а в районе частоты среза затухание равно 20 дБ/дек, и чем шире этот участок, тем больше область устойчивости.

Передаточная функция РУ (рис. 2.26), разомкнутого по контуру канала МДМ в точке А [9],

р Д1ДМ

?К,К, (1 + рТ) (1 + рТ,) (1 + рТг)

(2.81)