к оглавлению

Связанные контуры

  1. Взаимная индукция. Коэффициент связи
  2. Колебательные системы в виде резонансных линий
  3. Параметрическая генерация и усиление ЭМ-колебаний
  4. Усилители радиочастоты и ПЧ радиоприемника
  5. Антенные устройства и распространение радиоволн
  6. Полоса пропускания контура
  7. Резонанс
  8. Индуктивная или трансформаторная связь контуров
  9. Автотрансформаторная связь контуров
  10. Емкостная связь контуров

Связанные контуры используются в резонансных усилителях приемно-передающих устройств. Наибольшее распространение получили двухконтурные системы, показанные на рис. 13.15 и 13.16. На них обозначено: Ui, Uo — напряжения на входе и выходе контуров; М — коэффициент взаимной индуктивности; Ro, Co, Lo — элементы связи; LI, Cl, Rl, L2, С2, R2 — элементы первого и второго контуров.


Electronics Workbench V 5.12

Одной из важнейших характеристик связанных контуров является коэффициент связи Electronics Workbench V 5.12 , где К1 К2 — коэффициенты связи для первого и второго контуров. Коэффициент связи служит для количественной оценки взаимного влияния контуров и в практических конструкциях обычно существенно меньше единицы.

Для схемы на рис. 13.15, а

Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.15, б

Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.15, е

Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.16, а

Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.16, б

Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.16, в

Electronics Workbench V 5.12

В качестве объекта исследования выберем схему на рис. 13.15, в, которая с дополнительными элементами показана на рис. 13.17. Она дополнена резисторами R1 и R2, имитирующими активные сопротивления катушек индуктивности. Переключатель Z позволяет реализовать два режима: измерение АЧХ и ФЧХ (в положении переключателя, показанном на рисунке) и исследование прохождения AM сигналов через систему связанных контуров.

Electronics Workbench V 5.12

Параметры системы связанных контуров определятся коэффициентом связи, затуханием одиночного контура D (величина, обратная добротности) и резонансными частотами каждого контура. Поскольку для схемы на рис. 13.17 С1=С2=С, L1=L2=L, R1=R2=R, то эти параметры определяются с помощью выражений [58]:

Electronics Workbench V 5.12

Для связанных контуров характерным является наличие двух частот связи [58]

Electronics Workbench V 5.12 и Electronics Workbench V 5.12

Для схемы на рис. 13.17 расчеты по этим формулам при K=D=0,01 (режим критической связи) дают: F1=F2=F=3,17 кГц, т.е. частоты связи практически совпадают, а АЧХ (рис. 13.18, а) представляет собой одногорбую резонансную кривую.

Увеличим коэффициент связи, выбрав Со=1 нФ. Для этого случая параметры схемы имеют следующие расчетные значения: К=0,176; F=2,9 кГц; F1=2,7 кГц;

F2=3,18 кГц. Результаты моделирования приведены на рис. 13.18, б, откуда видно, что АЧХ при коэффициенте связи выше критического имеет двугорбый характер, соответствующий двум частотам связи, и отличается более крутыми скатами АЧХ при более широкой полосе пропускания, которая обычно определяется на уровне 0,707 (-3 дБ) и равна AF=F-D (F — резонансная частота). Анализ показывает [51, 58], что полоса пропускания связанных контуров при критической связи (K=D) составляет 1.41F-D и достигает максимального значения 3.1F-D при K=2,41D. Следует отметить, что при связи контуров ниже критической (K<D) полоса пропускания двухконтурной системы может быть меньше полосы пропускания одиночного контура. Так, например, при K=0,1D полоса пропускания составляет 0,65F-D. Это свойство связанных контуров часто используется на практике, когда требуется получить полосу пропускания уже полосы пропускания одиночного контура.

Electronics Workbench V 5.12

В заключение рассмотрим многоконтурную систему связанных контуров, используемую в качестве фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) в каскаде преобразователя частоты многих радиоприемников. Анализ показывает [59], что наиболее эффективной (по критерию качество-стоимость) является 4-контурная система (рис. 13.19, а), представляющая собой набор из контуров двух типов: два крайних имеют увеличенную в два раза индуктивность и уменьшенную в два раза емкость по сравнению со средними двумя контурами, т.е. все четыре контура имеет одинаковую собственную резонансную частоту. Увеличение индуктивности двух крайних контуров

позволяет увеличить характеристическое сопротивление этих контуров

Electronics Workbench V 5.12

Такой выбор позволяет выравнять коэффициенты передачи всех контуров при включении на входе и выходе фильтра согласующих сопротивлений Rim и Rox, шунтирующих Rx крайних контуров. Однако такое конструктивное выполнение контуров, как будет показано ниже на практическом примере, не является обязательным. Заметим, что наибольшее влияние на форму АЧХ оказывает сопротивление Rox, поэтому в схеме использован переключатель Х для возможности оперативного исследования влияния этого сопротивления. Емкость конденсаторов связи Со выбирается, в зависимости от требуемой полосы пропускания, из необходимого соотношения коэффициента связи К и затухания D. Указанное на рис. 13.19, а значение емкостей Со, обеспечивающих связь выше критической, выбрано из соображения наглядности, чтобы показать основное преимущество рассматриваемого фильтра, заключающееся в обеспечении широкой полосы пропускания при достаточно крутых скатах резонансной кривой.

АЧХ фильтра при указанных на рис. 13.19, а параметрах показана на рис. 13.19, б. Из сравнения этой АЧХ с ранее полученными для двухконтурных систем (см. рис. 13.18) видно, что 4-контурная система имеет явно выраженную плоскую часть АЧХ. Однако такая гладкая вершина АЧХ достигается только при соответствующем выборе сопротивления согласующего резистора.

Следует отметить, что расчет многозвенных фильтров является достаточно сложной задачей. В работе [59] приводятся следующие соотношения для расчета параметров рассматриваемого фильтра:

Electronics Workbench V 5.12

Electronics Workbench V 5.12 — требуемая полоса; емкость — в пФ;

индуктивность — в мкГ; частота — в кГц; сопротивление — в кОм.

К сожалению, результаты расчета по приведенным формулам существенно отличаются от результатов моделирования. Поэтому нам пришлось обратиться к практическому примеру использования рассматриваемого фильтра в популярном в 70-е годы переносном приемнике ВЭФ-12, схема которого показана на рис. 13.20, а [60]. Фильтр составлен из 4 совершенно одинаковых контуров, причем емкость связи Со' правой и левой пар контуров выбрана несколько меньше емкости связи Со в каждой из них.

Указанные на рис. 13.20, а номинальные значения конденсаторов и индуктив-

ностей позволяют рассчитать следующие параметры:

Electronics Workbench V 5.12 Electronics Workbench V 5.12

[. Приведенные в

[60] значения добротности 155 для первых трех контуров и 135 для третьего позволили рассчитать сопротивления потерь R=R,/Q=342/155=2,2 Ом; R'=342/135=2,5 Ом. Согласование выхода фильтра с последующим транзисторным каскадом с ОЭ осуществляется с помощью обмотки связи, имеющей 4 витка и размещаемой на одном каркасе с катушкой L1' с числом витков 75, т.е. коэффициент трансформации составляет около 19. Если принять, что входное сопротивление транзисторного каскада равно 100 Ом, это сопротивление приводится к первичной обмотке как Ro,=100•(19)2=36 кОм, что и отражено на рис. 13.20, а.

Из АЧХ фильтра (рис. 13.20, б) видно, что расчетное значение частоты фильтра совпадает с полученным при моделировании. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод, что для ориентировочных расчетов рассматриваемого ФСС можно пользоваться расчетными соотношениями для двухконтурных связанных систем.

Контрольные вопросы и задания

1. Для каких целей используется система связанных контуров?

2. Какие типы связанных контуров Вам известны и чем они отличаются?

Electronics Workbench V 5.12

3. Проведите расчеты для схемы на рис. 13.17 при емкости конденсатора связи Со=500 пФ и сравните результаты расчета с результатами моделирования.

4. Для схемы на рис. 13.17 при K=2,41D рассчитайте емкость конденсатора связи и частоты связи. Результаты расчета и полосу пропускания (K=3,1D) проверьте моделированием.

5. Используя схему на рис. 13.17, исследуйте процесс прохождения АМ-сигналов через систему связанных контуров при различных значениях модулирующей и несущей частот.

6. Подготовьте схему для моделирования связанных контуров с внутренней емкостной связью (рис. 13.15, б), проведите расчеты частот связи при К=0,01 (критический режим) и K=2,41D. Результаты расчета сравните с результатами моделирования. Отметим в качестве подсказки, что значение емкости конденсатора связи Со=0,5 мкФ соответствует режиму критической связи. Кроме того, предварительный анализ показывает, что при одинаковых параметрах обоих контуров расчет частоты F ведется при эквивалентной емкости контура Сk=С-Со/(С+Со).

7. Какие цели преследуются при использовании многоконтурных фильтров?

8. Используя схему на рис. 13.19, а и аналитические соотношения для системы связанных контуров, определите значение емкости Со конденсаторов связи, соответствующее режиму критической связи.

9. Исследуйте зависимость формы АЧХ от сопротивления резистора Rox в 4-кон-турной системе на рис. 13.19, а.

10. Исследуйте зависимость формы выходного сигнала схемы на рис. 13.19, а в режиме передачи АМ-сигналов от соотношения частоты несущей и резонансной частоты 4-звенного фильтра при частоте модулирующего сигнала 100 Гц и 1 кГц.

11. В режиме передачи АМ-сигналов в схеме на рис. 13.20, а исследуйте форму огибающей при частоте модулирующего сигнала 1, 10, 15 и 20 кГц.

к оглавлению


(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution