0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
1

Интермодуляционные искажения в усилителе с АРУ

28.03.2017, 12:44. Показов 2569. Ответов 17
Метки нет (Все метки)

Доброго времени суток.
Разрабатываю (вернее, допиливаю) схему тракта обработки входного сигнала в диапазоне звуковых частот. Собсно в данной схеме никакой обработки - только пара каскадов усилителей с АРУ да пиковый детектор. В качестве регулирующего элемента используются JFETы J175 (схема содрана отсюда - http://www.rlocman.ru/shem/sch... ?di=158894 ). Однако, несмотря на то, что в симуляторе эта схема работала вполне сносно, вживую на макете возникли предположительно интермодуляционные искажения. Тыкание осциллографом в разных точках показало, что в узле соединение резистора R1 и стока транзистора Q1 появляется паразитная гармоника на частоте, в два раза большей входной. Она благополучно усиливается каскадом на операционнике U2.1, следом опять идет такой же регулирующий элемент Q3, на нем все происходит точно также. Соответственно, следом за гармоникой 2*Fвх появляются интермодуляции - гармоники 3*Fвх, 4*Fвх и т.д., постепенно затухая. Наблюдение проводил, подав на контакты PWM1, PWM2 разъема XP5 нулевой потенциал, чтобы полевики намертво заперлись (согласно схеме), но естественно такой же процесс наблюдается и при подключении "регулятора" - макетнй платы с контроллером с ШИМ-выходами, подключаемыми к данном разъему, а поскольку в них регулятор реализован в виде ФНЧ с частотой среза менее 10 Гц, то все это добро при замкнутом контуре АРУ не работает как надо и находиться в возбуждении.

Кто может подсказать, в чем именно проблема в данной схеме? В оригинальной статье про интермодуляции ни слова не было. Я, конечно, осмелюсь предположить, что дело в цепях ОС на C2R3 и C8R13, но даже в таком случае я мало представляю, что можно сделать. Полосовой фильтр на выходе поставить? Как тогда с детектором быть, ведь на нем тоже паразитные гармоники проявляются.

Для справки - операционники OP282GS, OP482GS, биполярные транзисторы - КТ3102АМ, диодная сборка в детекторе - BAT54S. Частота входного сигнала - 5 кГц.

0

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
28.03.2017, 12:44
Ответы с готовыми решениями:

АРУ на ОУ
Спасибо всем заглянувшим. Суть следующая, как то летом я увидел схему анализатора спектра для...

АРУ для спектранализатора
Полгода назад я загорелся сделать музыкальный спектр анализатор. Штука это не простая и самому...

Вопрос про моделирование АРУ
Решил смоделировать АРУ из этой темы. Моделирование проводилось в Altium...

в усилителе дрейф нуля
.В преобразователе на усилителе кр 140 уд1408а не возможно установить нуль даже при закорченном...

17
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
28.03.2017, 13:34 2
Дык, полупроводниковые элементы априори не симметричны и генератор 2 гармонику. Ставьте 2 одинаковых транзистора параллельно с инверсия = з-з с-и и-с. Это снизит чёрные гармоники.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
28.03.2017, 14:51 3
Хорошо, спасибо, попробую и впрямь так решить проблему.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
28.03.2017, 15:41 4
Канал здесь симметрируется делителем R3-R4, но эта мера увеличивает линейную область всего в 2 раза, т.е. с 0.2в до 0.4в входного напряжения по амплитуде. Этот регулятор нелинеен в принципе, работает более-менее сносно с напряжением до 0.2в.

Все, что можно сделать, это подобрать полевой транзистор с бОльшим напряжением отсечки и меньшей крутизной.
Либо снизить входное напряжение до 0.1-0.15в, а в следующих каскадах настроить большее усиление, это решение обойдется ценой возрастания шумов тракта.

Странное решение! Видимо, не хватает резистора в нагрузке коллектора.
-


<Изображение удалено>
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
28.03.2017, 16:30 5
Цитата Сообщение от yiv91
Все, что можно сделать, это подобрать полевой транзистор с бОльшим напряжением отсечки и меньшей крутизной.
Либо снизить входное напряжение до 0.1-0.15в, а в следующих каскадах настроить большее усиление, это решение обойдется ценой возрастания шумов тракта.
На самом деле, входное напряжение там вообще ниже плинтуса (если я вас правильно понял и вы имеете в виду именно напряжение на входе все схемы) - около 0.02В. Плюс, вообще схема рассчитана на усиление сигналов около 15 микровольт (и без АРУ, несмотря на помехи, более-менее успешно усиливает). Так что, честно говоря, не знаю, куда уж меньше. Может, на единицах милливольт и сотнях микровольт будет стабильнее работать, надо будет еще проверить.

На счет выбрать транзистор с большим напряжением отсечки - это хорошо, но соответственно, из-за схемы симметрирования, придется и напряжение в цепи затвора еще выше делать, чего прибор не может позволить - он автономный, энергопотребление в нем нужно экономить. Хотя я, конечно, поищу, какие еще есть. Вон, смотрю, есть и на 10 В отсечки - может, у них еще линейнее характеристика будет.

Цитата Сообщение от yiv91
Странное решение! Видимо, не хватает резистора в нагрузке коллектора.
Да, все верно, там ошибка, в схеме она уже исправлена, в спешке не ту версию схемы выложил.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
28.03.2017, 16:48 6
И что-то не вижу также средств для настройки режима по постоянному напряжению ОУ. Если это, конечно, та схема. Желательно бы поставить резисторы утечки с "+" ОУ на землю, т.к. если каналы полевиков могут закрываться, то выход ОУ улетает в космос.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
28.03.2017, 17:06 7
Цитата Сообщение от yiv91
И что-то не вижу также средств для настройки режима по постоянному напряжению ОУ. Если это, конечно, та схема.
Вы имеете в виду выводы подстройки у самого ОУ? У этих нет возможности подстройки.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
28.03.2017, 19:36 8
Нет, я имею в виду входные токи ОУ. Они должны куда-то стекать, и не на конденсатор, и по-хорошему должны быть нагружены на одинаковые сопротивления. U3.1, нога 3, входной ток куда стекает? Промерь напряжения на всех выходах ОУ - и в студию, ржать не будем, обещаю ;-)
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
29.03.2017, 11:21 9
Да, действительно, вы правы. Это мой провтык, и все дело было в развязках конденсаторных (по-крайней мере сейчас).
С емкостными развязками и при постоянке на входе, на выходе U2.1 было постоянное смещение 2В, на выходах U2.2 U2.3 - шум, 200мВ и 1.5В соответственно.
Просто замкнул развязывающие конденсаторы - проблема решилась сама собой. Конечно, это отнюдь не решение, но пока прототип - сойдет.
Я пока еще думаю, что лучше - избавиться от развязок хотя бы в нескольких местах и получить приличное смещение (хоть, конечно, КОСС у него 70 дБ, но фиг его знает) или же оставить их и добавить подтягивающие резисторы по входам и уронить при этом сигнал на входе ОУ в два раза (который может быть и 20 мкВ в худшем случае).
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
29.03.2017, 18:37 10
Я бы строил по такой схеме. Преимущество в том, что конденсатором можно настроить нижнюю полосу пропускания, ниже которой отсекаются НЧ шумы и постоянное смещение, т.е. отношение сигнал-шум остается примерно одинаковым независимо от усиления, а ошибка смещения при необходимости устраняется балансировкой и тоже не меняется от усиления. Ограничение остаётся таким же - входной сигнал 200 мв. Регулировка усиления примерно 60 дб. При максимальном усилении может вылезти резонансный звон на верхней частоте полосы, и если он мешает, то придется ограничить усиление, при этом звон исчезает, а можно этот факт обратить на пользу, если сигнал узкополосный, и подстроить конденсатор на максимум сигнала. Правда, выигрыш при этом будет 3-5 дб и только в пределах регулирования, но не в отношении сигнал-шум.
-


<Изображение удалено>
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
30.03.2017, 10:05 11
Вариант схемы интересный, спасибо за наводку. И как раз регулировка усиления - то, что нужно, у нас сигнал где-то в диапазоне 60 дБ и может гулять. Однако есть один нюанс: эти 4 - 5 кГц - это поднесущая, модулированная сигналом порядка 10 - 20 Гц, а то и еще меньше, потому мне довольно-таки трудно представить, какой емкости будет в данном случае конденсатор. Хотя... Если его дотянуть до 2 - 4 мкФ, а R1 будет 390 кОм, то да, нижняя полоса пропускания будет порядка 0.1 Гц, что как раз то, что нужно.
А звон в любом случае будет срезаться, т.к. после тракта усиления будет стоять полосовой фильтр.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
30.03.2017, 10:57 12
Цитата Сообщение от sdv_cybork
4 - 5 кГц - это поднесущая, модулированная сигналом порядка 10 - 20 Гц, а то и еще меньше, потому мне довольно-таки трудно представить, какой емкости будет в данном случае конденсатор. Хотя... Если его дотянуть до 2 - 4 мкФ, а R1 будет 390 кОм, то да, нижняя полоса пропускания будет порядка 0.1 Гц, что как раз то, что нужно.
Если модуляция амплитудная, то спектр сигнала содержит несущую и две боковые полосы, отстоящие на частоту модуляции. Вам нужна полоса от 3 кГц и выше, а сигналы ниже 3 кГц можно отбросить. Поэтому конденсатор будет сотни пикофарад. Полоса огибающей будет формироваться параметрами ФНЧ после выпрямителя, вот там понадобятся микрофарады. Я не стал рисовать полную схему АРУ, думал, что это и так всем понятно ;-)
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
30.03.2017, 11:26 13
Цитата Сообщение от yiv91
Если модуляция амплитудная, то спектр сигнала содержит несущую и две боковые полосы, отстоящие на частоту модуляции. Вам нужна полоса от 3 кГц и выше, а сигналы ниже 3 кГц можно отбросить. Поэтому конденсатор будет сотни пикофарад. Полоса огибающей будет формироваться параметрами ФНЧ после выпрямителя, вот там понадобятся микрофарады. Я не стал рисовать полную схему АРУ, думал, что это и так всем понятно ;-)
Да, точно, ступил! Значит, тогда так все логично и выходит.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
30.03.2017, 12:18 14
У вас АМ с несущей 3К? Если амплитуда меняется сильно, то никакое АРУ не спасет. Если амплитуда меняется мало, то АРУ не нужно.
Меняйте АМ на ЧМ. Если слишком высокий индекс модуляции не делать, то спектр АМ и ЧМ практически одинаков. Моделирование делается просто, а демодулирование ... да, хотя-бы, 567.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 31.01.2013
Сообщений: 1,625
30.03.2017, 13:07 15
Цитата Сообщение от u37
Если амплитуда меняется сильно, то никакое АРУ не спасет.
Зачем же так категорично... Работают вещательные КВ и ТВ станции с глубиной модуляции близко к 100%, работают цепи АРУ в приемниках для уменьшения эфирных замираний с регулированием до 30-40 дб, ничего страшного не случается. Весь вопрос в выборе полосы пропускания ООС АРУ.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
30.03.2017, 13:35 16
Цитата Сообщение от u37
У вас АМ с несущей 3К? Если амплитуда меняется сильно, то никакое АРУ не спасет. Если амплитуда меняется мало, то АРУ не нужно.
Меняйте АМ на ЧМ. Если слишком высокий индекс модуляции не делать, то спектр АМ и ЧМ практически одинаков. Моделирование делается просто, а демодулирование ... да, хотя-бы, 567.
АМ на ЧМ никак не сменить - это не просто радиоприемник, АМ-модуляция происходит за счет наблюдаемого прибором физического процесса (на всякий случай не буду говорить, что это, просто факт: АМ-модуляция возникает за счет физического процесса, влияющего на поднесущую).
АРУ вполне спасало, но слабо, в предыдущих версиях прибора. Но там оно было несколько неправильно реализовано, из-за чего полезный сигнал зачастую под влиянием контура АРУ искажался. Моя задача, как практическое задание на новой работе - доработать этот прибор.
Цитата Сообщение от yiv91
Весь вопрос в выборе полосы пропускания ООС АРУ.
Как раз полосу пропускания ООС АРУ удалось подстроить под требуемые 1.5 Гц за счет цифрового БИХ ФНЧ. Он, конечно, тоже малость ряби добавляет в контур, но в данном случае это практически несущественно. Сейчас осталась лишь задача практической подстройки коэффициента передачи АРУ, чтобы он хотя бы в диапазоне 40 дБ справлялся.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
30.03.2017, 14:53 17
Прибор с АМ? Что, его можно можно переделать на ЧМ регулятор.
Не лечите болячки, решайте проблему кардинальнее.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.06.2015
Сообщений: 176
30.03.2017, 15:27 18
Цитата Сообщение от u37
Прибор с АМ? Что, его можно можно переделать на ЧМ регулятор.
Не лечите болячки, решайте проблему кардинальнее.
В данный момент нельзя от АМ отвязаться, никак. Это не радар, в котором за фазой нужно следить. Тут другое, и все дело в амплитуде. Может быть, потом можно будет подумать о переходе на ЧМ, но в данный момент, задание стоит - доработать приемник поднесущей с АМ сигналом. Так что, вопрос об АМ на данный момент закрыт.
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
30.03.2017, 15:27

Разделительная емкость в усилителе
Всем доброго дня. Суть такая: разработал схему усилителя 1мВ/500Гц. Известно, что в сигнале есть...

В усилителе на TDA2822m слышно...радио.
Итак, схема стандартная, мостовая, все по даташиту. Напряжение питания 5В. Источник звука - DAC...

Чудеса в автомобильном усилителе мощности
Доброго времени суток, товарищи электронщики! Имеется 4 канальный автоусилитель soundmax sm sa604....

Как уменьшить высокие частоты в усилителе
Вот я собрал усилитель по этой схеме а качество звука как только начинаю увеличивать громкость...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
18
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2021, vBulletin Solutions, Inc.