Устройство для стабильной компенсации искажений в широком диапазоне частот способом противосвязи Советский патент 1940 года по МПК H03F1/34 

Изобретение касается устройства для устранения самовозбуждения в схемах усилителей с противосвязью.

На фиг. 1 показана известная скелетная схема усилителя с обратной подачей; на фиг. 2 - одна из возможных схем фазовой компенсации; на фиг. 3 - ее фазовая характеристика; на фиг. 4, 5 и 6 - другие схемы фазокомпенсации; на фиг. 7 - фазовая характеристика схемы по фиг. б; на фиг. 8-схема фазокомпенсатора для трансформаторных усилителей; на фиг. 9 - схема ограничителя; на фиг. 10, 11 и 12 - комбинации схем фазокомпенсаторов с ограничителями; на фиг. 13-включение ячеек фазокомпенсаторов в цепь.

На всех фигурах U означает напряжение на входе, а U - напряжение на выходе.

За последние голы весьма широкое распространение получил способ компенсации искажений в усилителях, передатчиках и приемниках при помощи метода противосвязи. Этот способ характеризуется подачей части р выходного напряжения усилительного тракта в противоположной

фазе на вход последнего (фиг. 1). При этом, если коэфициент усиления компенсируемого тракта равен К, и на вход тракта подается часть р выходного напряжения, то амплитуда полезного сигнала и относительная величина искажения ослабляется в (1+А:р) раз.

Основной трудностью указанного метода является борьба с самовозбуждением, появляющимся вследствие изменения разности фаз между выходным и входным напряжениями, на различных частотах. Условием самовозбуждения является поворот фазы выходного напряжения в точке а (фиг. 1) на () 180° (если измерение производят при разомкнутом проводе аЬ} при условии, что произведение Для тех частот, для которых эти условия выполнены, имеет место самовозбуждение. Таким образом, применение компенсации противосвязью в1-)-/Ср раз, возможно лишь при условии, что амплитуда частоты генерации будет ослаблена более, чем в /С|3 раз по сравнению с основной частотой. Если частота генерации выходит значительно за пределы полезного спектра частот, то такое ослабление может быть достигнуто весьма простыми мерами, как, например, при помощи емкостно-реостатного ограничителя амплитуд или иногда резонансными цепями, если речь идет о более высоких частотах.

Однако, весьма часто бывает, что частота генерации находится вблизи границы полезного диапазона частот и даже в пределах его. В этом случае ослабление частоты генерации при противосвязи уничтожает эффект компенсации в части диапазона, а иногда может даже увеличить искажения.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что при помощи предлагаемых фазокомпенсационных схем частоту генерации отодвигают далеко за пределы полезного спектра и там добиваются нужного ослабления ее.

Генерация может возникать как на границе более высоких частот, так и на весьма низких частотах (на нескольких герцах и даже на долях герца. В первом случае вращение фазового угла выходного напряжения происходит в сторону отставания, во втором - в сторону опережения. Таким образом, фазокомпенсация на высоких частотах должна создать опережающие углы, а на низких - отстающие.

Для компенсации на высоких частотах можно предложить следующие схемы.

9к arc tg 7- + arc tg rjOjCi

Компенсационный эффект достигает больших значений, но охватывает меньший диапазон.

Недостатком указанных схем является искаженная частотно-амплитудная характеристика.

1.Схема фиг. 2. Компенсирующир фазовый угол определяется по формуле

tp« arc tg - arc tg

1 I Q

T r

2

Эффект компенсации при достаточно больших соотношениях - устой/ 2

чиво действует в пределах 6-10-кратного спектра.

Фазовая характеристика этой схемы приведена на фиг. 3.

Максимум компенсации имеет место при

/-.«c,/iT|.

2.Схема фиг. 4 состоит из сопротивлений и индуктивности.

Компенсационный угол равен

, 0).

arc tgarc tg

r.(+)

.

{

Максимум фазовой компенсации

yi+7

L fz

Компенсационный эффект тот же, что и в случае 1.

Возможна комбинация обеих схем, показанная на фиг. 5.

Компенсационный угол определяется по формуле:

.

+ Г1шС

-()

Весьма эффективна как с точки зрения характеристики, так и с точки зрения фазокомпенсирующего эффекта схема, изображенная на фиг. б. Фазокомпенсационный угол подобной схемы определяется по формуле:

arctg ricuCj-f-arctg

(р« arc tg

7-l(uCi

Ш Cj/2

l + /i + ZL+C,r,

Tgr )

Фазовая характеристика при рациональном подборе элементов имеет вид, представленный на фиг. 7, причем компенсационный угол достигает 70-80°.

Небольшая область отрицательного фазового угла может иметь место на более низких частотах, где отрицательный угол неопасен.

Далее можно привести весьма простую схему для компенсации фазовых углов на высоких частотах в трансформаторных усилителях (фиг. 8). Здесь, в цепь противосвязи подано напряжение с самоиндукции Z, и с сопротивления г. Совершенно очевидно, что подобная схема может, при соответствующем отношении -- , скомпенсировать эффект самоиндукции рассеяния и даже перекомпенсировать его. Подобная схема не дает лишь частотно-амплитудной компенсации, обеспечивая все прочие виды компенсации.

Так как генерация здесь появляется на очень низких частотах (порядка единиц и даже долей герца), то здесь весьма эффективно действуют даже простые ограничители амплитуд по схеме, изображенной на фиг. 9.

Можно их применять совместно с фазовыми компенсаторами, как показано на фиг. 10 и 11.

Наконец, можно совместить фазовый компенсатор и ограничитель низких и высоких частот (фиг. 12). Фазокомпенсационные схемы, особенно схема по фиг. 6, могут быть применены в виде нескольких последовательных ячеек. При помош:и таких схем (фиг. 13) можно получить весьма большую фазовую компенсацию.

Следует отметить, что некоторая неравномерность частотной характеристики некоторых фазокомпенсаторов может быть полностью скомпенсирована, если фазокомпенсатор включен в тракт усилителя.

Если же нежелательно снижать усиление, то фазокомпенсаторы включают в цепь обратной подачи, а получившиеся частотные искажения компенсируют на входе.

Предмет изобретения.

Устройство для стабильной компенсации искажений в широком диапазоне частот способом противосвязи, отличающееся тем, что в замкнутую цепь усиления и обратной подачи включен фазоко.мпенсатор, отодвигающий возможную частоту генерации и уменьшающий ее амплитуду.