Усилитель компасного канала

Компасный канал предназначен для усиления напряжения рассогласования частоты 133 Гц и обеспечения высокой избирательности по всему спектру звуковых частот. Компасный канал состоит из: высокочастотного фильтра (Ф), парафазного усилителя (ПУ) и двухтактного усилителя мощности (УМ).

Сигнал рассогласования частоты 133 Гц с детектора тракта ПЧ поступает на вход высокочастотного фильтра, выполняющего также роль ограничителя. Далее сигнал идет на парафазный усилитель (ПУ). Для получения избирательности на частоте модуляции 133 Гц с одного из парафазных выходов ПУ на вход фильтра заведена усиленная отрицательная обратная связь (ООС) через двойной Т-образный RC-мост (2Т-RС), в результате чего полоса на выходе фильтра сужается до 25...35 Гц. Таким образом, Ф и ПУ одновременно выполняют роль предварительного усилителя и активного RC-фильтра.

С выходов ПУ снимаются противофазные сигналы, которые через эмитерные повторители (ЭП) поступают на двухтактный усилитель мощности (УМ) и далее на управляющую обмотку двигателя, поворачивающего искательную катушку гониометра до тех пор, пока ИК не займет положение пеленга на радиостанцию, при котором ЭДС наводимая в ИК становится равным нулю.

Для обеспечения плавного подхода ИК к положению пеленга и для исключения возможности колебаний относительно этого положения, в цепь усилителя компасного канала вводится тахометрическая отрицательная по скорости обратная связь. Для ее создания используется тахогенератор. Обмотка возбуждения его запитывается так же, как и обмотка исполнительного двигателя, напряжением с выхода усилителя канала возбуждения. Снимаемое с выходной обмотки генератора напряжение, пропорциональное скорости отработки исполнительного двигателя, через эмитерный повторитель (ЭП) подается на вход парафазного усилителя (ПУ) в противофазе с основным сигналом. На этот же вход ПУ подается и основной сигнал. Здесь происходит их сложение.

Амплитуда напряжения обратной связи (от тахогенератора) зависит от скорости вращения двигателя, а также регулируется с помощью переменного сопротивления, ось которого выведена, как регулятор под шлиц ДЕМПФЕР на передней панели приемника. После установки АРК на самолет с помощью этого сопротивления устанавливается такой уровень чувствительности управляющей схемы, чтобы подход к положению пеленга был плавным без колебаний, но и без «мертвого угла».

Также на вход ПУ подается сигнал ручного управления двигателем РУД. Предварительно фаза этого сигнала поворачивается фазосдвигающей цепочкой (ФЦ) на 90°.

Глава 5. Схема формирования сетки частот

5.1. Назначение и принцип действия блока сетки частот

Блок сетки частот (БСЧ) предназначен для обеспечения настройки приемника радиокомпаса АРК-19 на частоту принимаемого сигнала и стабилизации частоты гетеродина в 2300-х точках с дискретностью 500 Гц и точностью ±100 Гц. На выходе БСЧ формируется управляющее напряжение, подаваемое на варикапы и определяющее частоту настройки контуров тракта высокой частоты и гетеродина.

Частота настройки приемника АРК, т.е. частота настройки контуров тракта ВЧ и частота гетеродина могут быть заданы:

- положением ручек набора частот блока плавной настройки;

- положением переключателей одного из каналов блока предварительной настройки;

- диодным шифратором в схеме встроенного контроля.

Выбор любого из этих устройств осуществляется с пульта управления (ПУ). Во всех случаях поступающий в БСЧ параллельный код однозначно определяет величину требуемой частоты гетеродина, равную сумме частоты настройки приемника радиокомпаса и промежуточной частоты.

БСЧ решает следующие задачи:

- сравнение требуемой и реально существующей в данный момент частот гетеродина (часть схемы БСЧ, осуществляющая выполнение данной функции, называется измерительной частью);

- выдача управляющего напряжения на варикапы, величина которого такова, что при воздействии всех факторов, влияющих на частоту гетеродина, в данный момент, значение частоты гетеродина равно требуемой величине (это осуществляется исполнительной частью схемы БСЧ).

Измерительная часть БСЧ построена с применением счетно-логических схем, а исполнительная часть представляет собой аналоговую схему.

Принцип действия БСЧ основан на сравнении длительностей двух импульсов (эталонного и измерительного) и изменении напряжения, поступающего на варикапы, пропорционально величине отклонения частоты гетеродина от требуемой. Длительность одного из сравниваемых импульсов t_Э определяется частотой кварцевого генератора (КвГ) и, являясь стабильной, служит эталоном для определения равенства заданной и реальной частот гетеродина. Этот импульс формируется триггерным делителем частоты (ДЧ) кварцевого генератора. Длительность второго из сравниваемых импульсов t_И, зависит от частоты гетеродина и от значения кода, поступающего с устройства набора частоты, т.е. от величины заданной частоты настройки. При постоянной величине этого кода длительность импульса t_И зависит только от частоты гетеродина.

Схема формирования t_И (делитель частоты с переменным коэффициентом деления) построена таким образом, что равенство t_И = t_Э достигается только в том случае, если частота гетеродина равна требуемой. Если такого равенства нет, на схемах сравнения СС1 либо СС2 появляется импульс рассогласования, поступающий на исполнительную часть схемы БСЧ. При этом появление импульса рассогласования на выходе СС1 свидетельствует о том, что частота гетеродина ниже требуемой, а на выходе СС2 о превышении требуемой частоты гетеродина.

Напряжение на выходе исполнительной части БСЧ и частота гетеродина будут изменяться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство t_И = t_Э.

На рис. 13 представлена функциональная схема БСЧ. Рассмотрим отдельно работу измерительной и исполнительной частей схемы БСЧ.

5.2. Измерительная часть схемы БСЧ

Измерительная часть схемы БСЧ (модуль СЧ-1М) предназначена для сравнения частоты гетеродина, деленной на переменное число N_ДОП , и частоты опорного кварцевого генератора, деленное на постоянное число Q = 2¹¹ . В результате сравнения вырабатывается импульс рассогласования, длительность которого определяется величиной отклонения частоты гетеродина от заданной.

Измерительная часть схемы БСЧ работает циклически, т.е. процессы в ней повторяются через каждые 80 мс. Полный цикл работы измерительной части схемы включает в себя установочный и счетный полуциклы по 40 мс.

Установочный полуцикл.

Импульсы эталонной длительности (тактовые импульсы) t_Э формируются с помощью двоичного делителя частоты (ДЧ) с постоянным коэффициентом деления. Напряжение кварцевого генератора (КвГ) преобразуется в усилителе-формирователе в импульсы, следующие с частотой кварцевого генератора F_КвГ=25,6 кГц, которые поступают на вход делителя частоты. С выходов ДЧ снимаются два импульсных противофазных эталонных напряжения: U_ЭТ1 – с прямого выхода ДЧ, U_ЭТ2 – с инверсного выхода ДЧ. Период следования указанных импульсных напряжений равен: .

Длительность эталонных импульсов равна: .

Эталонные импульсы с ДЧ (U_ЭТ1 и U_ЭТ2) подаются на две соответствующие схемы сравнения (СС1 и СС2), на вторые входы которых поступают измерительные импульсы (U_ИЗ1 и U_ИЗ2) с триггера управления (ТгУ).

Перед началом счетного цикла двоично-десятичный делитель частоты (ДДДЧ) устанавливается в исходное положение, соответствующее отсутствию импульсов. Установка нуля производится импульсами «Уст.0». После этого в ДДДЧ производится запись числа N_ДОП, величина которого определяется требуемой частотой настройки гетеродина и установка единиц импульсами «Уст.1», при этом запись единиц в любом из триггеров счетчика может

Рис.13. Функциональная схема блока сетки частот

производиться только в том случае, если нет запрещающего напряжения с наборного устройства. Таким образом, к началу счетного полуцикла в ДДДЧ записывается определенный код (число), который однозначно определяется требуемой частотой настройки гетеродина.

Рассмотрим как связано число N_ДОП с требуемой частотой настройки гетеродина. Если полная емкость заполнения счетчика равна N_СЧ , то число

N_ДОП = N_СЧ – Q * F_Г , где F_Г = F_Н + F_ПР ,

F_Г – частота гетеродина,

F_Н – частота настройки АРК,

F_ПР – промежуточная частота, равная 500 кГц или 600 кГц

Таким образом, число импульсов, которое может быть подсчитано с момента начала счетного полуцикла и до момента полного заполнения ДДДЧ однозначно определяется требуемой частотой настройки гетеродина.

Максимальной частоте настройки гетеродина

F_Г = 1,299 МГц + 0,6 МГц = 1,899 МГц соответствует

N_СЧ = N1 + N2 = 71980 + 24000 = 95980 импульсов.

F_ПР = 500 кГц соответствует N2 = 20000 счетных импульсов.

Счетный полуцикл.

Формирование измерительных импульсов U_ИЗ1 и U_ИЗ2 осуществляется в счетный полуцикл работы измерительной части БСЧ. Счетный полуцикл начинается после того, как с инверсного выхода ДЧ на вход триггера управления (ТгУ) поступит эталонный импульс U_ЭТ2. Под действием этого импульса ТгУ перебрасывается и на его прямом выходе появится импульс U_ИЗ2, длительность которого зависит от времени заполнения ДДДЧ импульсами, сформированными из колебаний гетеродина. Счет указанных импульсов открывается фронтом импульса, поступающего с ТгУ на вход разрешения счета триггера Тг7 ДДДЧ. Закрывается счет фронтом импульса, поступающего с дешифратора на ТгУ, который в свою очередь перебрасывается обратно.

Триггеры Тг7 и Тг8 делят частоту гетеродина на 4, а каждая декада делит частоту на 10. 1 декада – сотни Гц, 2 декада – единицы кГц, 3 декада – десятки кГц, 4 декада – сотни кГц, Тг9 – единицы МГц. Состояние декад (счетных ячеек) ДДДЧ контролируется дешифратором и фиксирующим триггером (ТгФ). Полное заполнение ДДДЧ фиксируется ТгФ, а вторичное заполнение ДДДЧ регистрируется дешифратором.

В момент полного заполнения ДДДЧ до величины N1 под действием импульса с триггера Тг9 происходит срабатывание ТгФ. Импульс с ТгФ поступает на дешифратор. Начиная с этого момента ДДДЧ подсчитывает еще N2 импульсов, соответствующих выбранной на ПУ промежуточной частоте 500кГц или 600 кГц. Импульс на выходе дешифратора появится после того, как на его входы поступят: сигнал с ТгФ, свидетельствующий о полном заполнении ДДДЧ, и сигналы с соответствующих триггеров декад ДДДЧ, свидетельствующие о прохождении через счетчик постоянного числа импульсов промежуточной частоты. После, как уже отмечалось, дешифратор вырабатывает импульс U_ДШ на обратный переброс ТгУ и закрытие Тг7, что является окончанием счетного полуцикла. Обратный переброс ТгФ осуществляется во время установочного полуцикла импульсами «Уст.0».

Длительность сформированного на выходе ТгУ измерительного импульса t_И зависит от величины отклонения частоты, на которую был настроен гетеродин к началу счетного полуцикла F_Г, от требуемой частоты F_ТР = F_Н + F_ПР.

Идея измерения отклонения частоты гетеродина F_Г от требуемой F_ТР такова:

1. Если частота гетеродина равна требуемой F_Г = F_ТР , то ТгУ открыт в течение времени равного t_Э = t_И = 40 мс. На выходе схем сравнения СС1 и СС2 сигнала рассогласования нет.

2. Если частота гетеродина превышает требуемую частоту F_Г > F_ТР , то импульсы гетеродина на вход ДДДЧ поступают чаще, чем при F_Г = F_ТР , и заполнение счетчика произойдет быстрее, при этом t_И < t_Э . На входы схемы сравнения СС2 поступают эталонные импульсы U_ЭТ1 с прямого выхода ДЧ и измерительные импульсы U_ИЗ2 с прямого выхода ТгУ. В результате на выходе СС2 формируется импульс рассогласования ИР2 длительностью t_ИР2 = t_Э – t_И .

3. Если частота гетеродина ниже требуемой F_Г < F_ТР , то заполнение ДДДЧ произойдет соответственно позднее, чем при F_Г = F_ТР и длительность измерительного импульса будет t_И > t_Э. На входы схемы CC1 поступают эталонные импульсы U_ЭТ2 c инверсного выхода ДЧ и измерительные импульсы U_ИЗ1 с инверсного выхода ТгУ. В результате на выходе CC1 формируется импульс рассогласования ИР1 длительностью t_ИР1 = t_И – t_Э .

Импульсы рассогласования служат для управления работой исполнительной части схемы БСЧ и подаются на ключи Кл1 и Кл2.

5.3. Исполнительная часть схемы БСЧ

Исполнительная часть схемы БСЧ (модуль СЧ-2М) представляет собой аналоговую схему преобразования длительности импульсов рассогласования ИР1 и ИР2 из соответствующих схем сравнения измерительной части СС1 и СС2 в управляющее варикапное напряжение. Импульсы рассогласования ИР1 и ИР2 управляют ключами зарядной и разрядной цепей, и таким образом, напряжением на входе преобразователя длительности импульса в напряжение (ПДИН).

ПДИН представляет собой высокоомный усилитель постоянного тока, выполненный на полевом транзисторе с накопительной емкостью в цепи его затвора, и предназначен для преобразования длительности импульса в напряжение и сохранения данного напряжения до прихода очередного импульса рассогласования.

Если частота гетеродина меньше требуемой, то импульс рассогласования ИР1 поступает на вход электронного ключа Кл2, усиливается в нем и далее через зарядную цепь (ЗП) происходит заряд накопительной емкости ПДИН. В результате напряжение на выходе ПДИН возрастает, а следовательно, возрастает управляющее варикапное напряжение до тех пор, пока не установится требуемое значение частоты гетеродина.

Если частота гетеродина больше требуемой, то на вход электронного ключа Кл1 поступают импульсы рассогласования ИР2, где они усиливаются и через разрядную цепь (РЦ) происходит разряд накопительной емкости ПДИН. Напряжение на выходе ПДИН уменьшается, а следовательно уменьшается управляющее варикапное напряжение до тех пор, пока не установится требуемое значение частоты гетеродина.

Схема ПДИН построена таким образом, что напряжение на его выходе не может быть ниже 6-8 В, а для работы схемы ВЧ тракта необходимо минимальное варикапное напряжение менее 1 B, для выполнения этого условия применен пороговый элемент (ПЭ). Напряжение порога выбрано 1,1 В, что позволяет обеспечить выходное напряжение менее 1 В при всех климатических воздействиях и разбросах параметров электронных элементов исполнительной схемы.

С целью согласования высокоомной части схемы ПДИН с нагрузкой применен усилитель постоянного тока (УПТ2), представляющий собой эмитерный повторитель, напряжение с которого поступает на варикапы гетеродина и варикапы настройки ВЧ тракта.

Усилитель с отрицательной обратной связью (УС) повышает устойчивость работы схемы при малых величинах управляющего напряжения. УООС - усилитель нелинейный, что позволяет линеаризировать общую характеристику блока.

Поиск по сайту: