Circuit serial într-un circuit de curent alternativ. Circuite oscilatorii

Acest ghid a fost compilat din diverse surse. Dar crearea sa a fost determinată de o carte mică „Biblioteca de radio de masă” publicată în 1964, ca traducere a cărții de O. Kroneger în RDG în 1961. În ciuda vechimii sale, este al meu carte de masă(împreună cu alți câțiva ghiduri). Cred că timpul nu are putere asupra unor astfel de cărți, pentru că bazele fizicii, ingineria electrică și radio (electronica) sunt de neclintit și eterne.

Dependențe de bază

În practica calculului sistemelor electorale pe circuite oscilatorii, pentru calculele acestora se utilizează potul L, C, R și determinatul acestora. f res a circuitului oscilator.

f res = 1/ 2π (L C) 1/2

Derivate din ele Q - factorul de calitate al circuitului rezonant, care determină proprietățile sale rezonante, cum ar fi lățimea de bandă Δf.

Δf = Q f res

R o (rezistență la pierderi)(R res în alte surse) proprietăți definitorii circuit oscilator paralel ca sursă de sarcină sau de semnal.

R oe \u003d 6,28 f L Q \u003d 159 10 3 Q / f C (1);

Rezistența la pierdere pentru un circuit rezonant în serie,

r oe \u003d 6,28 f L / Q \u003d 159 10 3 / C Q (2);

W sau ρ este impedanța de undă a circuitului, care trebuie cunoscută atunci când se utilizează un circuit oscilant în sisteme electorale complexe.

ρ = (L/C) 1/2;

Factorul de calitate al circuitelor oscilatorii determinat de factorul de calitate al inductanţei. În realitate, factorul de calitate al circuitului oscilator este mai mic decât cel calculat, acest lucru se datorează manevării circuitului de către rezistența de intrare sau de ieșire a dispozitivelor de amplificare. Pentru a reduce factorul de calitate (obținerea unui factor de calitate dat) și obținerea unei lățimi de bandă largă (dată), se utilizează derivația artificială a unui circuit oscilator paralel. Pentru a face acest lucru, rezistența externă Rsh este conectată în paralel cu Roe, ca urmare, se determină factorul de calitate echivalent. Re = icre || Rsh.

R o e \u003d 6,28 f L Q e \u003d 159 10 3 Q e / f C (3)

În formulele 1, 2 și 3, Roe este utilizat - în KΩ, f - în kHz, L - în μH, C - în pf. restul sunt henries, farazi, ohmi, herți.

Circuit oscilant în serie

În rezistență R poz considera concentrate toate pierderile circuitului oscilator. Prin urmare, într-un circuit oscilator în serie, cu cât pierderea este mai mică, cu atât valoarea este mai mică R poz, depinde de mărimea curentului care trece prin circuit oscilatorîn momentul rezonanţei. Modulul de rezistență al unui circuit oscilator în serie (cu curent alternativ) se calculează prin formula: Unghiul de fază depinde: La rezonanță ( ω 0 ) ambele reactanțe sunt aceleași în valoare absolută și se anulează reciproc, astfel încât rezistența buclei este egală cu rezistența la pierdere (rezistența activă): frecvența de rezonanță f 0 calculate după următoarele formule: Unde:

L - inductanţă, gn,

DIN- capacitate, f;

Unde:

L - inductanţă, instant,

DIN- capacitate, pf;

Unde:

L - inductanţă, mgn,

DIN - capacitate, pf.
Curentul în circuitul rezonant în serie

Dintre numeroasele aplicații posibile ale unui circuit oscilator în serie, subliniem utilizarea acestuia ca circuit de aspirație în intrarea antenei a unui receptor superheterodin.
În acest caz, frecvența de rezonanță trebuie să fie egală cu frecvența intermediară. Un circuit oscilator în serie este adesea folosit la măsurarea factorului de calitate al inductorilor (Fig. 43). Pentru a face acest lucru, la o tensiune de intrare constantă, se măsoară tensiunea de rezonanță pe condensatorul variabil. Factorul de calitate al bobinei este determinat de formula Măsurarea lățimii de bandă (Fig. 50), care a fost menționată mai sus, vă permite să determinați pierderile totale ale circuitelor oscilatorii Unde:

b - lățime de bandă absolută închisă între două puncte ale curbei de rezonanță luate la 0,707 din amplitudinea maximă.

d- pierderi ale circuitului oscilator,

La frecvență de rezonanță f 0

Unde: d= dL+ DC .
La frecvențe diferite de cea rezonantă sunt valabile următoarele formule:

Unde:

L- inductanţă, gn;

DIN - capacitate, f.

Circuit oscilant paralel

Cele mai importante părți ale emițătoarelor radio și receptoarelor radio sunt circuitele oscilatorii în care sunt excitate oscilații electrice, adică curenți alternativi de înaltă frecvență.

Pentru o idee mai clară a funcționării circuitelor oscilatorii, să luăm în considerare mai întâi oscilațiile mecanice ale pendulului (Fig. 1).

Fig.1 - Oscilațiile pendulului

Dacă i se oferă o anumită cantitate de energie, de exemplu, dacă îl împingi sau îl iei deoparte și îi dai drumul, atunci el va oscila. Astfel de oscilații apar fără participarea forțelor externe numai datorită rezervei inițiale de energie și, prin urmare, sunt numite oscilații libere.

Mișcarea pendulului de la poziția 1 la poziția 2 și înapoi este o singură oscilație. Prima oscilație este urmată de a doua, apoi de a treia, de a patra și așa mai departe.

Cea mai mare abatere a pendulului de la poziția 0 se numește amplitudinea oscilației. Timpul unei oscilații complete se numește perioadă și este notat cu litera T. Numărul de oscilații într-o secundă este frecvența f. Perioada se măsoară în secunde, iar frecvența este în herți (Hz). Oscilațiile libere ale unui pendul au următoarele proprietăți:

unu). Sunt întotdeauna amortizate, adică. amplitudinea acestora scade (se estompează) treptat din cauza pierderilor de energie pentru a depăși rezistența aerului și frecarea în punctul de suspensie;

3). Frecvența oscilațiilor libere ale pendulului depinde de lungimea acestuia și nu depinde de amplitudine.Când oscilațiile sunt amortizate, amplitudinea scade, dar perioada și frecvența rămân neschimbate;

4). Amplitudinea oscilațiilor libere depinde de rezerva inițială de energie. Cu cât împingi pendulul mai mult sau îl deplasezi mai mult de poziția de echilibru, cu atât amplitudinea este mai mare.

Pe măsură ce pendulul oscilează, energia mecanică potențială se transformă în energie cinetică și invers. În poziţia 1 sau 2, pendulul se opreşte şi are cea mai mare energie potenţială, iar energia sa cinetică este zero. Pe măsură ce pendulul se deplasează în poziția 0, viteza de mișcare crește și energia cinetică - energia mișcării - crește. Cand pendulul trece prin pozitia 0, viteza si energia cinetica lui au o valoare maxima, iar energia potentiala este zero. În plus, viteza scade și energia cinetică este transformată în energie potențială. Dacă nu ar exista pierderi de energie, atunci o astfel de tranziție a energiei de la o stare la alta ar continua la nesfârșit și oscilațiile ar fi neatenuate. Cu toate acestea, aproape întotdeauna există pierderi de energie. Prin urmare, pentru a crea oscilații neamortizate, este necesar să se împingă pendulul, adică. adăugați-i periodic energie care compensează pierderile, așa cum se face, de exemplu, într-un mecanism de ceas.

Să ne întoarcem acum la studiul oscilațiilor electrice. Circuitul oscilator este un circuit închis format dintr-o bobină L și un condensator C. În diagramă (Fig. 2), un astfel de circuit este format în poziția 2 a comutatorului P. Fiecare circuit are și o rezistență activă, a cărei influență nu vom lua în considerare încă.

Fig. 2 - Schema de excitare a oscilaţiilor libere în circuit

Scopul circuitului oscilator este crearea de oscilații electrice.

Dacă un condensator încărcat este conectat la bobină, atunci descărcarea acestuia va avea un caracter oscilator. Pentru a încărca condensatorul, este necesar în circuit (Fig. 2) să puneți comutatorul P în poziția 1. Dacă apoi este transferat la contactul 2, condensatorul va începe să se descarce în bobină.

Este convenabil să urmăriți procesul de oscilație folosind un grafic care arată modificările tensiunii și curentului i (Fig. 3).

Fig.3 - Procesul oscilațiilor electrice libere în circuit

La început, condensatorul este încărcat la cea mai mare diferență de potențial Um, iar curentul I este zero. De îndată ce condensatorul începe să se descarce, apare un curent, care crește treptat. Pe (Fig. 3) direcția de mișcare a ejectronilor acestui curent este indicată de săgeți. O schimbare rapidă a curentului este împiedicată de f.e.m. de auto-inducție a bobinei. Pe măsură ce curentul crește, tensiunea pe condensator scade, la un moment dat (momentul 1 din Fig. 3) condensatorul este complet descărcat. Curentul va reveni la starea inițială a circuitului (momentul 4 din fig. 3).

Electronii din circuitul oscilator au făcut o oscilație completă, a cărei perioadă este prezentată în (Fig. 3) prin litera T. Această oscilație este urmată de a doua, a treia etc.

În circuit apar oscilații electrice libere. Sunt realizate independent, fără influența vreunei feme exterioare, doar datorită încărcării inițiale a condensatorului.

Aceste oscilații sunt armonice, adică reprezintă un curent alternativ sinusoidal.
În procesul de oscilație, electronii nu se mișcă de la o placă a condensatorului la alta. Deși viteza de propagare a curentului este foarte mare (aproape de 300.000 km/s), electronii se mișcă în conductori cu o viteză foarte mică - fracțiuni de centimetru pe secundă. În timpul unei jumătate de ciclu, electronii pot trece doar pe o mică secțiune a firului. Ei părăsesc placa cu sarcină negativă în cea mai apropiată secțiune a firului de conectare și același număr de electroni vin pe cealaltă placă din secțiunea firului cea mai apropiată de această placă. Astfel, în firele circuitului are loc doar o mică deplasare a electronilor.

Un condensator încărcat are un depozit de energie electrică potențială concentrată într-un câmp electric între plăci. Mișcarea electronilor este însoțită de apariția unui câmp magnetic. Prin urmare, energia cinetică a electronilor în mișcare este energia câmpului magnetic.

Oscilația electrică în circuit este o tranziție periodică a energiei potențiale a câmpului electric în energia cinetică a câmpului magnetic și invers.

În momentul inițial, toată energia este concentrată în câmpul electric al unui condensator încărcat. Când condensatorul este descărcat, energia acestuia scade și energia câmpului magnetic al bobinei crește. La curent maxim, toată energia circuitului este concentrată în câmpul magnetic.

Apoi procesul merge în ordine inversă: energia magnetică scade și apare energia câmpului electric. La jumătate de perioadă după începerea oscilațiilor, toată energia va fi din nou concentrată în condensator, iar apoi va începe din nou tranziția energiei câmpului electric în energia câmpului magnetic etc.

Curentul maxim (sau energia magnetică) corespunde tensiunii zero (sau energiei electrice zero) și invers, adică defazajul dintre tensiune și curent este egal cu un sfert din perioadă, sau 90 °. În primul și al treilea trimestru al perioadei, condensatorul joacă rolul unui generator, iar bobina este un receptor de energie. În al doilea și al patrulea trimestru, dimpotrivă, bobina funcționează ca un generator, redând energie condensatorului.

O caracteristică a conturului este egalitatea reactanța inductivă bobina și capacitatea condensatorului pentru curent de oscilație liberă. Aceasta rezultă din cele ce urmează.

Condensatorul și bobina sunt conectate prin clemele lor între ele și, prin urmare, tensiunile de pe ele sunt egale. Curentul I din bobină și condensator este același, deoarece circuitul este un circuit în serie. Prin urmare, se poate scrie

unde este reactanța inductivă a bobinei și - capacitate condensator.
Împărțirea ambelor părți ale acestei egalități prin eu, primim

Valoarea rezistenței inductive sau capacitive a elementelor circuitului la frecvența naturală se numește rezistență caracteristică (uneori undă, care nu are succes) a circuitului și este notă cu litera greacă. R(ro)

Valoarea lui ρ este de obicei de ordinul a câteva sute de ohmi.

Etichete:

Amplitudinile de tensiune și curent ale oscilațiilor electrice libere din acest circuit depind de rezerva inițială de energie. Cu cât este mai mare tensiunea sarcinii inițiale a condensatorului circuitului, cu atât este mai mare amplitudinea oscilațiilor.

Fiecare circuit are o anumită frecvență de oscilații libere care apar în el. Se numește frecvența naturală a buclei sau, pur și simplu, frecvența buclei Fo și depinde de capacitatea și inductanța buclei. Cu cât inductanța și capacitatea sunt mai mari, cu atât perioada de oscilații libere este mai lungă și frecvența acestora este mai mică.

Dacă capacitatea este crescută, atunci timpul de încărcare și descărcare al condensatorului va deveni mai lung, deoarece la aceeași tensiune cantitatea de electricitate din condensator va fi mai mare. Creșterea inductanței, la rândul său, va face ca curentul să crească și să scadă mai lent pe măsură ce condensatorul se descarcă și se încarcă, deoarece o inductanță mai mare previne schimbările curentului mai puternic. Aceasta înseamnă că oscilațiile vor avea loc mai lent, adică. frecvența va scădea. Odată cu scăderea L și C, oscilațiile, dimpotrivă, sunt mai rapide și, prin urmare, frecvența crește.

Pentru a reduce frecvența circuitului de 2 ori, trebuie să creșteți capacitatea sau inductanța circuitului de 4 ori. Este posibil, însă, să crești capacitatea de 2 ori, dar în același timp să crești și. inductanța este, de asemenea, de 2 ori. Pentru a modifica frecvența cu un factor de 3, trebuie să modificați L sau C sau produsul lor cu un factor de 9 și așa mai departe.
Aceeași frecvență poate fi obținută cu diferite valori ale capacității și inductanței; este important doar ca produsul lor L * C să fie neschimbat.

Lungimea undelor radio este invers proporțională cu frecvența. Prin urmare, cu o scădere a capacității și inductanței, lungimea de undă a circuitului (lambda) scade, iar cu o creștere a C și L, crește.

În (Fig. 1) sunt prezentate grafice ale dependenței frecvenței circuitului Fo și a lungimii de undă corespunzătoare λ de capacitatea sau inductanța, numite curbe sau grafice de reglare a conturului.

Fig.1 - Graficul setărilor de contur

Dependența frecvenței circuitului de capacitatea și inductanța sa este exprimată prin formula Thomson

Aici Fo este exprimat în herți, iar L și C sunt în henri și farad. Omul de știință englez Thomson a fost primul care a dat această formulă pentru perioada de oscilații libere dintr-un circuit

Dar în inginerie radio folosesc valoarea frecvenței, deoarece perioada este o mică fracțiune de secundă, ceea ce este incomod.

Formula Thomson este ușor derivată din egalitatea rezistențelor inductive și capacitive în timpul vibrațiilor libere

De aici rezultă că

În orice sistem oscilator, frecvența oscilațiilor libere depinde de doi parametri. Într-un circuit oscilant, acești parametri - inductanța și capacitatea - pot fi modificați cu ușurință. Pentru un pendul obișnuit, un parametru - lungimea sa - poate fi, de asemenea, modificat. Este ușor de arătat că pentru a schimba frecvența de 2 ori, lungimea trebuie schimbată de 4 ori, pentru a schimba frecvența de 3 ori, lungimea pendulului trebuie schimbată de 9 ori etc. Al doilea parametru al pendulul este accelerația creată de gravitația pământului. Această valoare este egală cu g = 9,81 m/s2 și nu poate fi modificată după dorința noastră.

Cea mai bună analogie mecanică pentru un circuit oscilator este un pendul cu arc (Fig. 2).

Fig. 2 - Pendul cu arc

Frecvența oscilațiilor sale libere depinde de greutatea (sau masa) greutății și de flexibilitatea arcului. Flexibilitatea este reciproca elasticității și caracterizează flexibilitatea unui arc de a se întinde sau comprima sub influența unei forțe aplicate. Cantitatea de flexibilitate depinde de grosimea și materialul firului cu arc, de diametrul spirelor sale și de numărul acestora. Dacă creșteți numărul de spire de 4 ori, atunci flexibilitatea va crește cu aceeași cantitate, iar frecvența de oscilație va scădea de 2 ori. Aceeași modificare a frecvenței se va obține dacă greutatea greutății este crescută de 4 ori. Prin urmare, cu acest pendul este ușor de arătat dependența frecvenței oscilațiilor libere de doi parametri.

Fig.1 - Oscilații neamortizate (a) și amortizate (b). Circuit echivalent al unui circuit real (c)

În realitate, circuitul oscilator are o oarecare rezistență activă; este distribuit în principal în bobină și, de asemenea, în firele de legătură și parțial în condensator. (Fig. 1c) prezintă așa-numitul circuit echivalent al unui circuit real, în care rezistența activă r este prezentată condiționat ca fiind conectată în serie, iar bobina și condensatorul sunt considerate a nu avea rezistență activă. Rezistența activă este altfel numită rezistență la pierdere.
Există următoarele tipuri de pierderi de energie curentă RF:

unu). La încălzirea firului, care, datorită efectului de piele, are o rezistență activă mai mare decât rezistența la curent continuu. Efectul de piele (sau efectul de piele) este că curentul de înaltă frecvență nu trece prin întregul volum al firului, ci doar printr-un strat subțire de la suprafață. Ca urmare, secțiunea transversală de lucru a firului scade și rezistența crește. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât stratul prin care trece curentul este mai subțire și rezistența este mai mare.

2). Pentru încălzirea dielectricilor solizi, în care un câmp electric alternativ face ca moleculele să vibreze, însoțite de frecarea lor reciprocă (histereză dielectrică).

3). Curenții de scurgere care decurg din faptul că dielectricii solizi nu sunt izolatori ideali.

4). Pentru încălzirea miezurilor feromagnetice utilizate pentru creșterea inductanței bobinelor datorită histerezii magnetice și a curenților turbionari (curenți Foucault) care apar în miezuri.

cinci). Pe curenții turbionari din toate obiectele metalice care se află în apropierea circuitului și sunt influențate de câmpul magnetic alternativ al acestuia.

6). Pe circuitul de radiație al undelor electromagnetice.

7. Despre transferul de energie către alte circuite asociate acestui circuit.

Toate pierderile în buclă cresc odată cu creșterea frecvenței.

Toate aceste pierderi sunt considerate echivalente cu pierderile unor rezistențe active. Astfel, rezistența activă a circuitului caracterizează pierderea totală de energie din acesta.

Rezistența activă face ca pulsațiile să se degradeze: amplitudinea lor scade treptat și destul de curând devine atât de mică încât se poate considera că oscilațiile au încetat.

Oscilațiile libere din circuit sunt întotdeauna amortizate.

Amortizarea oscilațiilor este cu atât mai puternică, cu atât rezistența activă este mai mare. Pe (Fig.1 6) sunt date grafice ale oscilațiilor circuitului pentru diferite rezistențe active. Frecvența de oscilație rămâne neschimbată, în ciuda scăderii amplitudinii. Dacă rezistența activă a circuitului este foarte mare, atunci atenuarea crește atât de mult încât oscilațiile nu apar deloc.

Rezistența activă are un anumit efect asupra frecvenței oscilațiilor. Cu cât r este mai mare, cu atât frecvența este mai mică. Dar această influență este nesemnificativă și practic nu este luată în considerare.
Matematic, mărimea atenuării oscilațiilor este de obicei estimată prin raportul dintre rezistența activă r și rezistența caracteristică ρ. Acest raport se numește atenuare a circuitului și este notat cu litera greacă δ (delta)

În contururile bune, δ este mai mic de 0,01. Contururile de calitate medie au δ de la 0,05 la 0,01. Dacă δ este mai mare de 0,06, atunci circuitul este considerat rău.

Contururile se caracterizează și prin reciproca atenuării și se numesc factor de calitate sau calitatea conturului. Această valoare este notă cu litera Q și este egală cu

Cu cât atenuarea conturului este mai mică, cu atât este mai mare calitatea acestuia. Contururile de calitate medie a diametrului au Q de la 20 la 100. Dacă Q este mai mare de 100, atunci conturul este considerat bun. Circuitele proaste au Q mai mic de 20.

Pentru comunicarea radio este necesar să existe oscilații neamortizate. Ele pot fi obținute prin adăugarea periodică de energie în circuit pentru a compensa pierderile din acesta.

Acest lucru se poate face prin conectarea periodică a unei surse de EMF la circuit, care va reîncărca condensatorul. O astfel de conexiune trebuie realizată cu o frecvență egală cu frecvența circuitului și în acele sferturi ale perioadei în care condensatorul se încarcă. Desigur, în acest caz, polaritatea sursei trebuie să corespundă semnelor sarcinilor de pe condensator. Este clar că la o frecvență mare este imposibil să faci o astfel de conexiune manual. De asemenea, este imposibil să o faci automat folosind un releu electromagnetic, care are o inerție semnificativă. La frecvențe de sute de mii și milioane de herți, doar o lampă electronică sau un dispozitiv semiconductor poate fi folosit ca releu automat.

Dacă sursa de semnal este conectată în paralel cu elementele L și C, atunci circuitul se numește paralel.

Când sunt conectate în paralel, tensiunea care acționează asupra L și C este aceeași, dar curenții care circulă în L și C sunt diferiți.

Într-un circuit ideal fără pierderi, dacă X C și X L (І С și І L) sunt egale, curentul total se transformă la 0, adică rezistența buclei se apropie de infinit.

Dacă frecvența semnalului scade, atunci X C devine mai mare decât X L, deci I C< I L , то есть появляется ток отстающий на 90° от напряжения и следовательно сопротивление контура можно рассматривать как индуктивность.

Într-un circuit real, există pierderi concentrate în principal în bobina L. În prezența pierderilor, rezistența circuitului la frecvența de rezonanță nu mai este infinită.

Luând în considerare pierderile, chiar și la rezonanță (X L \u003d X C), curentul din circuit nu este egal cu 0, ci este egal cu componenta activă a curentului din circuitul bobinei (I K \u003d I L + I R).

Dacă frecvența semnalului este modificată în sus, atunci rezistența X L va crește, iar X C va scădea. Prin urmare, crește și scade.

În același timp, și curentul buclei crește și devine capacitiv (unghiul de defazare φ între tensiune și curent este 0), rezistența totală a buclei scade, iar cea reactivă crește.

Dacă frecvența este redusă, atunci X L va scădea și X C va crește, prin urmare І L va crește și І С va scădea. Curentul este comun și devine inductiv (φ< 0). Резонансный ток растет, следовательно общее сопротивление (Z) контура уменьшается, а реактивное растет.

Dacă frecvența este mult modificată, atunci X începe să scadă, deoarece pe măsură ce frecvența scade, reactanța inductivă scade, iar pe măsură ce frecvența crește, reactanța capacitivă scade. Astfel, la frecvența de rezonanță a circuitului, rezistența circuitului (Z) este cea mai mare și are un caracter activ (φ între tensiune și curent este 0), iar când frecvența se modifică, aceasta scade rapid și devine complexă.

Într-un circuit paralel, ca și într-un circuit în serie, condiția pentru rezonanță este egalitatea reactanelor.

Prin urmare, pentru un circuit paralel, astfel de expresii rămân pentru f 0 , impedanță și factor de calitate.

Spre deosebire de un circuit în serie într-un circuit paralel, factorul de calitate arată de câte ori este curentul în elementele circuitului mai actuale sursa de semnal consumată.

Expresia matematică a rezistenței de rezonanță a circuitului paralel (Z 0) este derivată din condiția ca curentul din ramura inductivă I K să fie determinat de rezistența complexă din această ramură.

apoi (deoarece

Impedanța de rezonanță a unui circuit paralel.

Deoarece impedanța de rezonanță a circuitului depinde de frecvență, aceasta poate fi folosită pentru a extrage semnalul frecvențelor dorite.

În plus față de circuitele seriale și paralele, numite circuite de primul tip, circuitele de al n-lea și al n-lea tip sunt adesea folosite în inginerie radio.

O caracteristică a circuitelor de tip n-lea este că au două frecvențe de rezonanță f 0seq și f 0par.

De exemplu, într-un circuit cu două inductanțe, puteți determina o astfel de frecvență (ω seq) la care L 2 și C formează un circuit oscilator în serie, dar la frecvențe sub ω seq, reactanța totală a circuitului L 2 C (x ) are caracter capacitiv. Prin urmare, împreună cu L 1, circuitul L 2 C formează un circuit oscilator paralel. Frecvența de rezonanță în serie este determinată din condiția:

rezonanță paralelă din condiția:

În mod similar, într-un circuit cu doi condensatori în circuit: C 2 L, se observă o rezonanță serie în condiția ωL \u003d 1 / ωС 2 și o rezonanță paralelă în condiția .

Rezistența echivalentă a circuitelor de tipul II și III (R 0e), cu rezonanță paralelă, este mai mică decât cea a circuitului de tipul I cu aceleași elemente.

De exemplu, dacă în circuitul de tip n-a cu două bobine L 1 \u003d L 2 \u003d L, atunci R 0e pentru primul circuit de tip , iar pentru conturul tipului al n-lea va fi , care este de patru ori mai mic.

Dacă notăm raportul - factorul de includere, atunci obținem:

unde p ≤ 1 - factor de includere.

Această relație este valabilă și pentru circuitul de tip III cu doi condensatori numai în acest caz:

Din expresia * se poate observa că pentru bucla tipurilor n-a și n-a, efectul de manevră al sarcinii externe este slăbit de 1/p de 2 ori.

Conectarea la un circuit paralel (fie la un condensator separat, fie la o inductanță) a unei surse de semnal cu rezistență internă Ri, sau altă rezistență externă, îi va reduce rezistența.

De exemplu, dacă o sursă de semnal cu rezistență R i = R 0e este conectată la un circuit cu rezistență R 0e \u003d p 2 / r, atunci rezistența echivalentă a circuitului va scădea la jumătate (la )

Dar acest lucru este echivalent cu faptul că rezistența la pierderi r s-a dublat în circuit.

prin urmare există o relaţie inversă între rezistenţa externă de manevră şi rezistenţa la pierdere. Astfel, dacă o rezistență de șunt externă Rsh este conectată la circuitul paralel, atunci aceasta este echivalentă cu pornirea rezistență suplimentarăîn serie cu inductorul, degradând factorul de calitate al circuitului.

De exemplu, există un circuit care are:

ρ \u003d X L \u003d X C \u003d 100 Ohm, la o frecvență de 1000 kHz și r \u003d 1 Ohm.

Atunci Q = ρ/2 =100, П = 2Δf = f 0 /Q =1000/100 =10KHz

R 0e \u003d ρ 2 / r \u003d 10 kOhm.

Dacă la acest circuit este conectată o sursă de semnal (de exemplu, o antenă) cu o rezistență internă de 1100 ohmi, atunci aceasta este echivalentă cu pornirea unei rezistențe suplimentare de pierdere.

Astfel, transmisia a crescut de 10 ori. Dacă acum conectăm antena la un robinet de la 1/10 ture, atunci

În acest caz, banda aproape nu se extinde, dar semnalul de intrare este slăbit din cauza căderii de tensiune pe R i , cu o intrare R mică.

Circuite oscilatorii aferente

Circuitele se numesc conectate dacă energia unuia dintre ele este transferată prin elementul de cuplare către al doilea. Elementul de conectare poate fi, de exemplu, un câmp magnetic care traversează spirele bobinei a două oscilații ale circuitelor, o astfel de conexiune se numește transformator.

Dacă primului circuit este aplicat un semnal (U) cu o frecvență egală cu frecvențele de rezonanță ale acestor circuite, atunci în primul circuit va apărea un curent I 1, care coincide cu faza U. Acest curent creează în bobina L 1. flux magneticФ, care traversează spirele bobinei L 2 și va determina EMF de inducție reciprocă U 1,2 în ea:

, deoarece , atunci , unde M este inductanța reciprocă.

Acest EMF va provoca un curent I 2 care coincide în fază cu U 1.2 (la rezonanță R este activ). Curentul I 2 va determina EMF de inductanță reciprocă (U 2.1) a bobinei L 1.

Acest EMF este îndreptat împotriva lui U, astfel încât tensiunea și curentul total I 1 scade. Acest lucru este echivalent cu faptul că rezistența la pierderi R n1 în circuitul primar a crescut. Astfel, al doilea circuit, așa cum spune, introduce rezistență în primul și cu cât este mai mare, cu atât este mai mare inductanța reciprocă (M). Dacă frecvența semnalului nu corespunde cu frecvențele de rezonanță ale circuitelor, atunci rezistența introdusă va avea componente active și reactive.

Dacă semnalul f< f 0 контуров, то их сопротивление имеет емкостной характер. При этом токи в обоих контурах опережают напряжения.ЭДС U 2,1 можно представить активной и реактивной составляющими. Действие активной составляющей (U 2.1А)можно расценивать, как активное вносимое сопротивление. а реактивной (U 2 . 1 Р),как реактивное вносимое сопротивление.

Astfel, componenta reactivă este direcționată în același mod ca EMF de auto-inducție U, apoi se însumează și aceasta este echivalentă cu o creștere a inductanței, adică o creștere a rezistenței inductive a bobinei. Prin urmare, X a contribuit - inductiv.

Dacă f C > f 0 circuite, atunci rezistența lor este de natură inductivă, iar curenții din ambele circuite sunt în urmă cu tensiunile.

În acest caz, EMF U 2.1 are și componente active (U 2.1A) și reactive (U 2.1 P), prin urmare se introduce rezistența activă și reactivă. Mai mult, componenta reactivă este îndreptată împotriva EMF de auto-inducție a bobinei L 1, adică va reduce tensiunea pe aceasta, prin urmare rezistența reactivă introdusă are un caracter capacitiv.

La orice fel de conexiune, gradul de conexiune este cuantificat prin coeficientul de conexiune.

,

unde X St este reactanța elementului de cuplare. X 1, X 2 - reactanța elementelor circuitului, care au același caracter ca X St.

- Pentru conectarea transformatorului:

.

- Pentru conectarea autotransformatorului:

- Pentru comunicare intracapacitiva:

- Pentru cuplaj capacitiv extern:

Cu cât gradul este mai mare conexiuni între circuite (K sv), cu atât rezistența introdusă este mai mare. Deoarece rezistența introdusă are un caracter diferit față de rezistența circuitului în timpul detonării (la f< f 0 , X K - носит емкостный характер, Х внес - индуктивный и наоборот), то при увеличении К св на частотах отличных от резонансной, может выполняться условие Х внес - Х К = 0, то есть возникает резонанс.

În acest fel, la o frecvență sub f 0, rezistența circuitului este de natură capacitivă, iar X introdus este inductiv, iar la o anumită frecvență apare f 1 rezonanță (frecvență de comunicare mai mică). Și la o frecvență peste f 0, rezistența circuitului este de natură inductivă, iar cea introdusă este de natură capacitivă, iar o altă rezonanță poate apărea la f 2 (frecvența de comunicare superioară). În acest caz, dacă creșteți K sv, atunci X introdus crește și frecvențele de comunicare se modifică (se depărtează față de f 0), iar dacă micșorați K s, atunci X introdus scade și atunci frecvențele de comunicare se apropie de f 0.

La unele K St< К критич частоты связи (резонансы) вообще не возникают, так как Х внес < Х к.

Când K St > K critic sub forma unui răspuns în frecvență pe f, există o scădere datorită faptului că R a contribuit crește și devine mai mare decât R a contribuit la frecvențele de rezonanță de frecvență. La K \u003d K critic, R a introdus \u003d R p1. Această condiție este îndeplinită și la frecvențele de comunicare.

Indicatorii de calitate ai circuitelor conectate sunt determinați în funcție de ce cerințe li se impun.

Cel mai adesea, circuitele cuplate sunt necesare pentru a oferi o anumită lățime de bandă la o abruptitate a răspunsului la frecvență înaltă. În circuitele conectate, P (banda) este determinată nu numai prin f 0 și Q, ci și prin K St. Cu o conexiune foarte mică (K St< К критич) полоса связанных контуров меньше полосы одиночного контура почти в два раза. П св =0,64 П од (при К св << К критич).

Cu o creștere a K St, banda se extinde și la K St = 0,68 K, valoarea critică este egală cu banda unui singur circuit P St = P od (la K St = 0,68 K cr).

La K sv = K sv, P sv = 1,41P od.

Cu o creștere a K sv, P se extinde și cu o scădere a răspunsului în frecvență al circuitelor asociate până la nivelul de 0,707 K sv \u003d 2,41K cr și P sv \u003d 3,1P od.

Prin urmare, spre deosebire de circuitele unice din circuitele oscilatorii cuplate, P poate fi controlat prin schimbarea K St.

Un alt avantaj al circuitelor cuplate este panta mai mare a pantelor de răspuns în frecvență. Acest lucru se explică prin faptul că curentul celui de-al doilea circuit depinde nu numai de f al sursei de semnal, ci și de curentul primului circuit, care scade și el odată cu modificarea f.

În funcție de reglarea circuitelor, se disting primul parțial, al doilea parțial, precum și rezonanța completă și complexă.

Prima rezonanță parțială este observată dacă frecvența de acord a primului circuit se potrivește cu f a sursei de semnal, iar frecvența celui de-al doilea nu. În acest caz, atunci când primul circuit este detonat, curentul său (I 1) scade și, prin urmare, U 1.2 și curentul celui de-al doilea circuit (I 2) scad (f 01 depinde de f 02, deoarece depinde de X ext, care depinde de f 02) .

A doua rezonanță parțială se observă dacă f-ul celui de-al doilea circuit coincide cu f-ul semnalului, în timp ce f-ul primului nu. Apoi, la detonarea celui de-al doilea circuit, I 2 scade, dar scade și rezistența introdusă de acesta în primul circuit, deci curentul I 1 crește.

Pentru a obține rezonanță completă, este necesar să reglați fiecare circuit în mod individual la semnalul f, cu o conexiune foarte mică între ele, apoi puteți crește K sv la K sv \u003d K cr, în timp ce rezistențele introduse vor fi nesemnificative și rezonanța va fi. nu apar la frecvențele de comunicare.

Doar la rezonanță maximă se poate obține cea mai mare eficiență și cea mai mare putere în al doilea circuit. Cu o creștere a K sv, R ext crește, deci curentul I 1 scade.

Cu o creștere a K sv, EMF de inducție reciprocă U 1,2 crește, ceea ce provoacă un curent I 2. Dar la K sv > K cr curentul I 2 scade deoarece scade şi curentul I 1, iar R introdus de la primul la al doilea circuit creşte

Filtre electrice și clasificarea acestora

Un filtru electric este un dispozitiv care transmite semnale de anumite frecvențe.

Filtrele electrice sunt utilizate în mod obișnuit pentru a izola armonicile dorite de semnalele nesinusoidale.

Frecvențele pe care filtrele le trec (ar trebui să treacă) fără atenuare vizibilă constituie lățimea de bandă a filtrului.

Frecvențele pe care filtrele nu le trec formează banda de oprire a filtrului.

Frecvența care separă banda de trecere și banda de oprire se numește frecvență de tăiere.

În funcție de frecvențele prin care trece filtrul, există filtre trece-jos și trece-înalt, precum și filtre trece-bandă și filtre reelectronice.

Orice filtru poate fi caracterizat fie prin coeficient, fie prin atenuare de inserție.

Mai mult, în banda de trecere, coeficientul de transmisie ar trebui să fie maxim și constant, iar în banda de oprire - minim (zero).

Toate filtrele reale nu oferă câștig zero în bandă de oprire și câștig constant în bandă de trecere.

Există mai multe tipuri diferite de filtre. De exemplu: RC, LC, CL, cuarț, piezoelectric, electromecanic etc.

Într-un circuit oscilator paralel, inductanțaL, capacitate DIN si rezistenta la pierderiR abur conectate în paralel (Fig. 51). Un astfel de circuit oscilator a devenit foarte răspândit în ingineria radio. Când se calculează rezistența circuitelor oscilatoare paralele, este convenabil să se procedeze de la valorile conductivității, deoarece în acest caz problema se reduce la adăugarea acestor valori. Valoarea conductivității totale a circuitului unui circuit oscilator paralel se calculează prin formula:

Deoarece R = 1/G , apoi

Unghiul de fază:

La frecvența de rezonanță (ω 0), ambele reactanțe sunt egale în valoare absolută:

Prin urmare, formulele pentru calcularea frecvenței de rezonanță sunt aceleași pentru circuitele oscilatoare paralele și serie. Într-un circuit oscilator paralel, curenții din ramurile cu rezistențe reactive se dovedesc a fi Q ori mai mare decât curentul din ramura comună:

Când circuitul paralel este reglat la frecvența de rezonanță, reactanțele se anulează reciproc, iar tensiunea de rezonanță este eliberată pe perechile de rezistență activă R. Acest fenomen este utilizat la receptoare și emițătoare. Impedanța de rezonanță a unui circuit oscilator paralel

Unde: Rs- rezistență activă la pierderi, ohm; L - inductanţă, gn; DIN- capacitate, f. Valoarea rezistenței rezonante depinde de factorul de calitate al circuitului:

Unde: d - factor de pierdere a buclei. Dacă, prin reglarea circuitului la rezonanță, schimbați capacitatea DIN aproape de frecvența de rezonanță astfel încât tensiunea de pe circuit să fie de 0,707 din valoarea tensiunii maxime, atunci rezistența de rezonanță poate fi găsită din expresie

Unde: ∆C- modificarea capacitatii, f. Lățimea de bandă a circuitului rezonant paralel

Dacă este necesară creșterea lățimii de bandă a circuitului oscilator paralel, atunci acest lucru se poate face prin derivarea circuitului cu o rezistență activă. Dimensiunea șuntului

Unde: L - inductanță, gn; DIN- capacitate, f; Rs- rezistență la pierderi în serie, ohm; Rl este rezistența la pierderea în serie a bobinei necesară pentru a obține lățimea de bandă necesară, ohm În cazul utilizării mai multor circuite oscilatorii cu aceeași frecvență de rezonanță, de exemplu, în receptoarele cu amplificare directă cu mai multe circuite, lățimea de bandă este redusă (comparativ cu lățimea de bandă a unui singur circuit) dublu circuit receptor este 0,642b, si in trei bucle - 0,51b Puteți modifica frecvența circuitului într-un anumit interval folosind un condensator variabil. Gama de capacitate a condensatorului:

C = C max - C min

Unde: C max - capacitatea finală a condensatorului, pf; De la min- capacitatea inițială a condensatorului, pf. Când se calculează, este necesar să se ia în considerare toate celelalte capacități conectate în paralel, inclusiv capacitatea condensatorului trimmerului. C p , capacitate de montajCmși capacitatea proprie a inductorului С la:

C abur \u003d C p + C m + C k

Luând în considerare capacitatea Cu perechi, valoarea modificării capacității circuitului oscilator

C \u003d (C max + C abur) - (C min + C abur) \u003d C final - C început; C con \u003d C max + C perechi; C start = C min + C par.

Unde: De la început - capacitatea inițială a circuitului oscilator, pf; Din con- capacitatea finală a circuitului oscilator, pf. Raportul de suprapunere a intervalului, adică raportul dintre frecvența minimă și frecvența maximă a circuitului, este determinat din formula

Astfel, pentru a obține, de exemplu, raportul de frecvență 1: 3 , este necesar să se asigure raportul capacităților 1: 9 . Inductanța paralelă necesară este calculată prin formula:

Unde: f max - frecvența maximă, kHz; De la început - capacitatea inițială, pf La reglare, setarea exactă a limitei superioare a intervalului este efectuată de un condensator de reglare cu un condensator variabil complet retras. Impedanța rezonantă a unui circuit rezonant paralel este de obicei mare. Dacă este necesar să conectați o rezistență la circuit, a cărei valoare este mică în comparație cu rezistența circuitului la rezonanță, atunci este necesar să selectați metoda de conectare adecvată, deoarece în caz contrar se va introduce o atenuare inacceptabilă în circuit. Puteți aplica transformator, autotransformator și cuplaj capacitiv. Exemplele sunt cuplarea inductivă a buclei la antenă și conectarea detectorului la o parte a bobinei buclei de frecvență intermediară într-un receptor superheterodin. Pe fig. 52 prezintă un caz similar de conectare a unei rezistențe de sarcină cu rezistență redusă R n la circuit prin intermediul unei robinete. Conversia rezistenței are loc în conformitate cu raportul de transformare

Dacă Rn - rezistență ohmică, atunci rezistența circuitului rezultată este determinată de formula

unde R res este rezistența rezonantă a circuitului paralel cu rezistența oprită Rn. Rezistenţă R tăiat şi rezistenţa de sarcină recalculată R n n 2 sunt prezentate în fig. 52 de linii întrerupte. Când luăm în considerare un circuit de curent continuu, am indicat că un generator cu rezistență internă R i dă putere maximă rezistenței de sarcină R n dacă R i = R n.

Filtre RC si LC - prevederi generale, filtre RC, filtre LC Atenuatoare, potrivirea sursei cu sarcina în ceea ce privește puterea, curentul și tensiunea Parametrii de bază ai antenelor de transmisie, Parametrii antenelor de recepție, Antene vibratoare, Antene buclă, Antene receptoare din ferită, Formule pentru calcularea antenelor vibratoare PROPAGARE A UNDELOR RADIO ÎN SPAȚIU LIBER - Dispoziții generale, IONOSFERA ȘI INFLUENȚA EI ASUPRA PROPAGĂRII UNDELOR RADIO, Refracția și reflectarea undelor radio în ionosferă, Caracteristici ale propagării undelor ultralungi și lungi, Caracteristici ale propagării undelor medii, Caracteristici ale propagării undelor scurte, PROPAGARE UNDE ULTRASCURTE ÎN SPAȚIUL DE SUPRAFAȚĂ, Propagarea undelor radio deasupra suprafeței pământului, recepție la distanță lungă Un circuit electric oscilator este un element indispensabil al oricărui receptor radio, indiferent de complexitatea acestuia. Fără un circuit oscilator, recepția semnalelor stațiilor radio este în general imposibilă. Cel mai simplu circuit oscilator electric (Fig. 20) este un circuit închis format dintr-un inductor L si condensatorul C. In anumite conditii pot aparea si se mentine in el oscilatii electrice. Pentru a înțelege esența acestui fenomen, mai întâi efectuați mai multe experimente cu un pendul cu fir (Fig. 21). Pe un fir de 100 cm lungime, atârnă o minge turnată din plastilină, sau o altă greutate cu o greutate de 20 ... 40 g. Scoateți pendulul din echilibru și, folosind un ceas cu anunț de secunde, numărați câte oscilații complete face într-un minut. Aproximativ 30. Prin urmare, frecvența naturală de oscilație a acestui pendul este de 0,5 Hz, iar perioada (timpul unei oscilații complete) este de 2 s. În timpul perioadei, energia potențială a pendulului trece de două ori în cinetică, iar cinetica în potențial. Tăiați firul pendulului în jumătate. Frecvența naturală a oscilațiilor pendulului va crește de o dată și jumătate, iar perioada de oscilații va scădea cu aceeași valoare. Concluzie: odată cu scăderea lungimii pendulului, frecvența oscilațiilor sale naturale crește, iar perioada scade proporțional. Schimbând lungimea suspensiei pendulului, asigurați-vă că frecvența sa naturală de oscilație este de 1 Hz (o oscilație completă pe secundă). Acesta ar trebui să fie cu o lungime a firului de aproximativ 25 cm. În acest caz, perioada de oscilație a pendulului va fi de 1 s. Oscilațiile pendulului firului sunt amortizate. Vibrațiile libere ale oricărui corp sunt întotdeauna amortizate. Ele pot deveni neamortizate doar dacă pendulul este ușor împins în timp cu oscilațiile sale, compensând astfel energia pe care o cheltuiește în depășirea rezistenței exercitate de aer și frecare. Frecvența naturală a pendulului depinde de masa acestuia și de lungimea suspensiei. Acum întindeți o frânghie subțire sau o sfoară pe orizontală. Legați același pendul de targă (Fig. 22). Aruncă un alt pendul asemănător peste frânghie, dar cu un fir mai lung. Lungimea suspensiei acestui pendul poate fi modificată trăgând cu mâna capătul liber al firului. Aduceți-l în mișcare oscilativă. În acest caz, primul pendul va începe și el să oscileze, dar cu o scară (amplitudine) mai mică. Fără a opri oscilațiile celui de-al doilea pendul, reduceți treptat lungimea suspensiei sale - amplitudinea oscilațiilor primului pendul va crește. În acest experiment, care ilustrează rezonanța oscilațiilor, primul pendul este receptorul oscilațiilor mecanice excitate de al doilea pendul - emițătorul acestor oscilații. Motivul care forțează primul pendul să oscileze este oscilațiile periodice ale extensiei cu o frecvență egală cu frecvența de oscilație a celui de-al doilea pendul. Oscilațiile forțate ale primului pendul vor avea o amplitudine maximă numai atunci când frecvența lui naturală coincide cu frecvența de oscilație a celui de-al doilea pendul. Frecvența naturală, oscilațiile forțate și rezonanța, pe care le-ați observat în aceste experimente, sunt fenomene care sunt, de asemenea, caracteristice unui circuit oscilator electric. Oscilații electrice în circuit. Pentru a excita oscilații în circuit, este necesar să-i încărcați condensatorul de la o sursă de tensiune constantă, apoi opriți sursa și închideți circuitul circuitului (Fig. 23). Din acest moment, condensatorul va începe să se descarce prin inductor, creând un curent care crește în putere în circuitul circuitului; iar în jurul inductorului - câmpul magnetic al curentului. Când condensatorul este complet descărcat și curentul din circuit devine egal cu zero, câmpul magnetic din jurul bobinei va fi cel mai puternic - sarcina electrică a condensatorului a fost convertită într-un câmp magnetic al bobinei. Curentul din circuit va merge în aceeași direcție de ceva timp, dar deja din cauza scăderii energiei camp magnetic, acumulat de bobină, iar condensatorul va începe să se încarce. De îndată ce câmpul magnetic al bobinei dispare, curentul din circuit se va opri pentru un moment. Dar în acest moment, condensatul-fop va fi reîncărcat, astfel încât curentul va curge din nou în circuitul circuitului, dar în sens opus. Ca urmare, în circuit apar oscilații curent electric, care durează până când energia stocată de condensator este utilizată până la depășirea rezistenței conductoarelor circuitului. Oscilațiile electrice excitate în circuit de sarcina condensatorului sunt libere și, prin urmare, amortizate. Încărcând din nou condensatorul, o nouă serie de oscilații amortizate poate fi excitată în circuit. Conectați căștile electromagnetice la bateria 3336L. În momentul în care circuitul este închis, în telefoane va apărea un sunet asemănător unui clic. Același clic se aude atunci când telefoanele sunt deconectate de la baterie. Încărcați un condensator de hârtie de cea mai mare capacitate posibilă de la această baterie și apoi, deconectând bateria, conectați aceleași telefoane la acesta. La telefoane, veți auzi un ton scurt și scăzut. Dar în momentul în care telefoanele sunt deconectate de la condensator, nu va exista un astfel de sunet. În primul dintre aceste experimente, clicurile din telefoane sunt rezultatul unor oscilații unice ale membranelor lor atunci când puterea câmpurilor magnetice ale bobinelor sistemelor electromagnetice ale telefoanelor se modifică în momentele apariției și dispariției curentului în acestea. În al doilea experiment, sunetul din telefoane este vibrații ale membranelor lor sub influența câmpurilor magnetice alternative ale bobinelor de telefon. Ele sunt create de o rafală scurtă de oscilații amortizate de frecvență foarte joasă, excitate în interior. acest circuit după conectarea unui condensator încărcat. frecventa naturala oscilații electriceîn circuit depinde de inductanța bobinei sale și de capacitatea condensatorului. Cu cât sunt mai mari, cu atât frecvența de oscilație în circuit este mai mică și, invers, cu cât sunt mai mici, cu atât frecvența de oscilație în circuit este mai mare. Prin modificarea inductanței (numărul de spire) a bobinei și a capacității condensatorului, este posibilă modificarea frecvenței oscilațiilor electrice naturale din circuit pe o gamă largă. Pentru ca oscilațiile forțate din circuit să nu fie amortizate, circuitul trebuie completat cu energie suplimentară în timp cu oscilațiile din acesta. Pentru circuitul de recepție, sursa acestei energii poate fi oscilațiile electrice de înaltă frecvență induse de undele radio în antena receptorului radio. Circuit în receptorul radio. Dacă conectați o antenă, împământare și un circuit format dintr-o diodă care acționează ca detector și telefoane la circuitul oscilator, veți obține cel mai simplu receptor radio - un detector (Fig. 24). Pentru circuitul oscilator al unui astfel de receptor, utilizați bobina inductorului pe care ați bobinat-o în timpul celui de-al treilea atelier. condensator variabil (G2) pentru netedă și reglaj fin faceți un circuit pentru frecvența postului de radio din două plăci de tablă, lipindu-le conductoare. Între farfurii, ca să nu se închidă, puneți o coală de scris uscat sau hârtie de ziar. Capacitatea unui astfel de condensator va fi cu atât mai mare, cu cât aria suprapunerii reciproce a plăcilor este mai mare și distanța dintre ele este mai mică. Cu dimensiunile plăcilor de 150X250 mm și o distanță între ele egală cu grosimea hârtiei, cea mai mare capacitate a unui astfel de condensator poate fi de 400 ... 450 pF, ceea ce vă va potrivi, iar cea mai mică este de câteva picofaradi. Antena temporara (W1) o bucată de sârmă de 10 ... 15 m lungime, suspendată la o înălțime de 10 ... 12 m, poate servi ca un bine izolat de sol și de pereții clădirii.în general un bun contact cu pământul. Rolul detectorului (VI) poate realiza o diodă punctuală, de exemplu, seria D9 sau D2 cu orice indice de litere. ÎN 1- căști electromagnetice, high-ohmic (cu bobine de electromagneți cu rezistență curent continuu 1500...2200 Ohm), de exemplu, de tip TON-1. Conectați un condensator în paralel cu telefoanele (NV) cu o capacitate de 3300 ... 6200 pF. Toate conexiunile trebuie să fie fiabile din punct de vedere electric. Mai bine dacă sunt lipite. Din cauza contact prostîn oricare dintre conexiuni, receptorul nu va funcționa. Receptorul nu va funcționa chiar dacă există scurtcircuite sau conexiuni incorecte în circuitele sale. Reglarea circuitului receptor la frecvența postului de radio se efectuează: grosier - printr-o modificare bruscă a numărului de spire a bobinei incluse în circuit (prezentat în Fig. 24 printr-o linie întreruptă cu o săgeată); netedă și precisă - prin schimbarea capacității condensatorului prin deplasarea uneia dintre plăcile sale față de cealaltă. Dacă în orașul, regiunea sau regiunea în care locuiți, un post de radio cu undă lungă (735,3 ... 2000 m, care corespunde frecvențelor de 408 ... (186,9 ... 571,4 m, care corespunde frecvențelor de 1,608 MHz). . „525 kHz), apoi doar o parte din viraje. Cu audibilitatea simultană a transmisiilor a două posturi radio, porniți un condensator cu o capacitate de 62 ... 82 pF între antenă și circuit (în Fig. 24 - condensatorul C1, afișat prin linii întrerupte). Din aceasta, volumul sunetului telefoanelor va scădea oarecum, dar selectivitatea (selectivitatea) receptorului, adică capacitatea sa de a se deconecta de la stațiile care interferează, se va îmbunătăți. Cum funcționează un astfel de receptor în general? Oscilațiile de înaltă frecvență modulate, induse în firul antenei de undele radio de la multe stații, excită oscilații de diferite frecvențe și amplitudini în circuitul receptor, care include antena în sine. În circuit, cele mai puternice oscilații vor avea loc numai la frecvența la care este reglat în rezonanță. Circuitul slăbește oscilațiile tuturor celorlalte frecvențe. Cu cât conturul este mai bun (mai calitativ), cu atât evidențiază mai clar oscilațiile corespunzătoare oscilațiilor propriei frecvențe și cu atât amplitudinea acestora este mai mare. detector de asemenea element important receptor. Dispunând de conductivitate unilaterală a curentului, el rectifică oscilațiile modulate de înaltă frecvență care vin la acesta din circuitul oscilator, transformându-le în oscilații de joasă frecvență, adică sunet, frecvență, pe care telefoanele le transformă în oscilații sonore. Condensator NV, conectat in paralel la telefoane, element auxiliar al receptorului: prin netezirea ondulatiilor curentului redresat de detector imbunatateste conditiile de lucru ale telefoanelor. Faceți niște experimente. 1. După ce ați reglat receptorul la postul de radio, introduceți un cui gros în bobină și apoi reglați circuitul cu un condensator variabil pentru a restabili volumul anterior al telefoanelor. 2. Faceți la fel, dar în loc de cui, luați o tijă de cupru sau alamă. 3. Conectați la bobina buclă în loc de un condensator variabil, un astfel de condensator fix (alegeți-l empiric), astfel încât receptorul să fie reglat la frecvența stației locale. Amintiți-vă de rezultatele finale ale acestor experimente. Când introduceți un miez metalic în bobină, ați observat, desigur, că frecvența naturală a circuitului se modifică: miezul de oțel reduce frecvența naturală a oscilațiilor din circuit, în timp ce cel din cupru sau alamă, dimpotrivă, o crește. . Acest lucru poate fi judecat prin faptul că, în primul caz, pentru a ajusta bucla la semnalele aceleiași stații, capacitatea condensatorului de buclă a trebuit să fie redusă, iar în al doilea caz, mărită. Bobină buclă cu miez de înaltă frecvență. Marea majoritate a bobinelor de contur ale receptoarelor moderne au miezuri de înaltă frecvență, de obicei ferită, sub formă de tije, cupe sau inele. Tijele de ferită, în plus, sunt elemente esențiale ale circuitelor de intrare ale tuturor receptoarelor portabile cu tranzistori și așa-numitele „de buzunar”. Miezul de înaltă frecvență, așa cum spune, „îngroșează” liniile de câmp magnetic ale bobinei, crescând inductanța și factorul de calitate. Miezul mobil, în plus, vă permite să reglați inductanța bobinei, care este folosită pentru a regla circuitele la o anumită frecvență și, uneori, chiar pentru a regla circuitele la frecvențele posturilor de radio. Ca experiment, faceți un receptor cu circuit oscilator, o tijă de ferită reglabilă de marca 400NN sau 600NN, cu lungimea de 120 ... 150 mm (Fig. 25). Astfel de tije sunt folosite pentru antenele magnetice ale receptoarelor cu tranzistori. Dintr-o fâșie de hârtie, înfășurând-o în jurul tijei de 3 ... 4 ori, lipiți și uscați bine manșonul de 80 ... 90 mm lungime. Tija trebuie să intre liber în interiorul manșonului. Tăiați 9 ... 10 inele din carton și lipiți-le de manșon la o distanță de 6 ... 7 mm unul de celălalt. Pe cadrul secționat rezultat, înfășurați 300 ... 350 de spire ale firului PEV, PEL sau PELSHO 0,2 ... 0,25, așezându-l în 35 ... 40 de spire în fiecare secțiune. Din a 35-a ... 40-a - și din a 75-a ... 80-a spire, faceți două robinete sub formă de bucle pentru a putea schimba numărul de spire al bobinei incluse în circuit. Conectați antena la bobină, împământare și circuitul detector-telefon. Cu cât mai multe spire ale bobinei vor participa la funcționarea circuitului și cu cât tija de ferită va fi introdusă mai adânc în bobină, cu atât receptorul poate fi reglat mai mult la o lungime de undă. Receptorul detectorului funcționează numai datorită energiei electromagnetice emise de antena emițătorului postului de radio. De aceea telefoanele nu sună tare. Pentru a crește volumul receptorului detectorului, trebuie să îi adăugați un amplificator, de exemplu, unul cu tranzistor. Literatură: Borisov V. G. Practicum pentru radioamator începător, ed. a II-a, revăzută. si suplimentare — M.: DOSAAF, 1984. 144 p., ill. 55k. Un circuit oscilator în serie este cel mai simplu circuit rezonant (oscilator). Este alcătuit dintr-un circuit oscilator în serie, din inductori și condensatori conectați în serie. Când se aplică o tensiune alternativă (armonică) unui astfel de circuit, un curent alternativ va curge prin bobină și condensator, a cărui valoare este calculată conform legii lui Ohm: I \u003d U / X Σ, Unde X Σ- suma reactantelor bobinei si condensatorului conectate in serie (se foloseste modulul suma). Pentru a ne reîmprospăta memoria, să ne amintim cum reactanțele condensatorului și inductorului depind de frecvența tensiunii alternative aplicate. Pentru un inductor, această dependență va arăta astfel: Din formula se poate observa că pe măsură ce frecvența crește, reactanța inductorului crește. Pentru un condensator, dependența re rezistență activă frecvența va arăta astfel: Spre deosebire de inductanță, un condensator face opusul - pe măsură ce frecvența crește, reactanța scade. Figura următoare reprezintă grafic dependențele reactantelor bobinei X L si condensator X C din frecvența ciclică (circulară). ω , precum și un grafic al dependenței de frecvență ω suma lor algebrică X Σ. Graficul, de fapt, arată dependența de frecvență a reactanței totale a unui circuit oscilator în serie. Din grafic se poate observa că la o anumită frecvență ω=ω p, pe care reactanțele bobinei și condensatorului sunt egale ca valoare absolută (egale ca valoare, dar opus ca semn), rezistenta totala lanțul ajunge la zero. La această frecvență, în circuit se observă un curent maxim, care este limitat doar de pierderile ohmice în inductor (adică, rezistența activă a firului bobinei) și rezistența internă a sursei de curent (generator). O astfel de frecvență la care se observă fenomenul considerat, numită rezonanță în fizică, se numește frecvența de rezonanță sau frecvența naturală a oscilațiilor circuitului. De asemenea, din grafic se poate observa că la frecvențe sub frecvența de rezonanță, reactanța circuitului oscilator în serie este de natură capacitivă, iar la frecvențe mai mari este inductivă. În ceea ce privește frecvența de rezonanță în sine, aceasta poate fi calculată folosind formula Thomson, pe care o putem deriva din formulele pentru reactanțele inductorului și condensatorului, echivalând reactanțele acestora între ele: Figura din dreapta arată circuitul echivalent al unui circuit rezonant în serie, ținând cont de pierderile ohmice. R conectat la un generator ideal de tensiune armonică cu amplitudine U. Rezistența totală (impedanța) unui astfel de circuit este determinată de: Z = √(R 2 + X Σ 2), Unde X Σ = ω L-1/ωC. La frecvența de rezonanță, când valorile reactanței bobinei XL = ωL si condensator X С = 1/ωС sunt egale în valoare absolută, valoarea X Σ dispare (prin urmare, rezistența circuitului este pur activă), iar curentul din circuit este determinat de raportul dintre amplitudinea tensiunii generatorului și rezistența pierderilor ohmice: I=U/R. În același timp, aceeași tensiune scade pe bobină și pe condensator, în care este stocată energia electrică reactivă. U L \u003d U C \u003d IX L \u003d IX C. La orice altă frecvență decât cea rezonantă, tensiunile de pe bobină și condensator nu sunt aceleași - sunt determinate de amplitudinea curentului din circuit și de valorile modulelor de reactanță X LȘi X C Prin urmare, rezonanța într-un circuit oscilator în serie este de obicei numită rezonanță de tensiune. Frecvența de rezonanță a circuitului este frecvența la care rezistența circuitului are un caracter pur activ (rezistiv). Condiția de rezonanță este egalitatea reactanțelor inductorului și capacității. Unul dintre cei mai importanți parametri ai circuitului oscilator (cu excepția, desigur, frecvența de rezonanță) este rezistența sa caracteristică (sau undă). ρ și factorul de calitate al circuitului Q. Rezistența caracteristică (undă) a circuitului ρ valoarea reactanței capacității și inductanței circuitului la frecvența de rezonanță se numește: ρ = X L = X C la ω =ω p. Impedanța caracteristică poate fi calculată după cum urmează: ρ = √(L/C). Rezistenta caracteristica ρ este o măsură cantitativă pentru estimarea energiei stocate de elementele reactive ale circuitului - bobina (energia câmpului magnetic) W L = (LI 2)/2și un condensator (energie de câmp electric) W C =(CU 2)/2. Raportul dintre energia stocată de elementele reactive ale circuitului și energia pierderilor ohmice (rezistive) de-a lungul perioadei este denumit în mod obișnuit factor de calitate Q contur, care este tradus literal din în limba engleză reprezintă „calitate”. Factorul de calitate al circuitului oscilator- o caracteristică care determină amplitudinea și lățimea răspunsului în frecvență al rezonanței și arată de câte ori rezervele de energie din circuit sunt mai mari decât pierderea de energie într-o perioadă de oscilație. Factorul de calitate ia în considerare prezența rezistenței la sarcină activă R. Pentru un circuit oscilant în serie în circuitele RLC, în care toate cele trei elemente sunt conectate în serie, se calculează factorul de calitate: Unde R, LȘi C Reciproca factorului de calitate d = 1/Q se numește amortizare în buclă. Pentru a determina factorul de calitate, se utilizează de obicei formula Q = ρ / R, Unde R-rezistenta pierderilor ohmice ale circuitului, caracterizand puterea rezistiva (pierderilor active) a circuitului P \u003d I 2 R. Factorul de calitate al circuitelor oscilatorii reale, realizate pe inductori și condensatori discreti, variază de la câteva unități la sute sau mai multe. Factorul de calitate al diferitelor sisteme oscilatoare construite pe principiul piezoelectricului și al altor efecte (de exemplu, rezonatoare cu cuarț) poate ajunge la câteva mii sau mai mult. Proprietățile de frecvență ale diferitelor circuite din tehnologie sunt de obicei evaluate folosind caracteristici de amplitudine-frecvență (AFC), în timp ce circuitele în sine sunt considerate rețele cu patru terminale. Figurile de mai jos arată doi cei mai simpli cvadripoli care conțin un circuit oscilator în serie și răspunsul în frecvență al acestor circuite, care sunt prezentate (afișate prin linii continue). Pe axa verticală a graficelor răspunsului în frecvență, este reprezentată mărimea coeficientului de transfer de tensiune al circuitului, K, arătând raportul dintre tensiunea de ieșire a circuitului și intrarea. Pentru circuitele pasive (adică care nu conțin elemente de amplificare și surse de energie), valoarea LA nu depaseste niciodata unu. Rezistența la curentul alternativ a circuitului prezentat în figură va fi minimă la o frecvență de impact egală cu frecvența de rezonanță a circuitului. În acest caz, coeficientul de transfer al circuitului este aproape de unitate (determinat de pierderile ohmice din circuit). La frecvențe foarte diferite de cea rezonantă, rezistența circuitului la curent alternativ este destul de mare și, în consecință, coeficientul de transfer al circuitului va scădea aproape la zero. La rezonanță în acest circuit, sursa semnalului de intrare este de fapt scurtcircuitată de o rezistență scăzută a buclei, din cauza căreia câștigul unui astfel de circuit la frecvența de rezonanță scade la aproape zero (din nou, datorită prezenței unei rezistențe finite de pierdere). ). Dimpotrivă, la frecvențe ale acțiunii de intrare care sunt semnificativ diferite de cea rezonantă, coeficientul de transfer al circuitului se dovedește a fi aproape de unitate. Proprietatea unui circuit oscilator de a modifica semnificativ coeficientul de transmisie la frecvențe apropiate de cel de rezonanță este utilizată pe scară largă în practică atunci când se cere izolarea unui semnal cu o anumită frecvență de o multitudine de semnale inutile situate la alte frecvențe. Deci, în orice receptor radio, cu ajutorul circuitelor oscilatoare, se asigură acordul la frecvența postului radio dorit. Proprietatea unui circuit oscilator de a separa o frecvență dintr-un set se numește în mod obișnuit selectivitate sau selectivitate. În acest caz, intensitatea modificării coeficientului de transmisie al circuitului atunci când frecvența impactului este detonată de rezonanță este de obicei estimată folosind un parametru numit lățime de bandă. Lățimea de bandă este domeniul de frecvență în care scăderea (sau creșterea, în funcție de tipul de circuit) a coeficientului de transmisie în raport cu valoarea acestuia la frecvența de rezonanță nu depășește 0,7 (3 dB). Liniile punctate de pe grafice arată răspunsul în frecvență exact al acelorași circuite, ale căror circuite oscilatorii au aceleași frecvențe de rezonanță ca în cazul discutat mai sus, dar cu un factor de calitate mai scăzut (de exemplu, un inductor este înfășurat cu un fir). cu o rezistenţă mare la curent continuu). După cum se poate observa din figuri, în acest caz, lățimea de bandă a circuitului se extinde și proprietățile sale selective (selective) se deteriorează. Pe baza acestui fapt, atunci când se calculează și se proiectează circuite oscilatorii, este necesar să ne străduim să creștem factorul de calitate al acestora. Cu toate acestea, în unele cazuri, factorul de calitate al circuitului, dimpotrivă, trebuie subestimat (de exemplu, prin includerea unui mic rezistor de rezistență în serie cu inductor), ceea ce face posibilă evitarea distorsiunilor semnalelor în bandă largă. Deși, dacă în practică este necesară izolarea unui semnal de bandă suficient de largă, circuitele selective, de regulă, sunt construite nu pe circuite oscilatorii unice, ci pe sisteme oscilatoare cuplate (multi-circuite) mai complexe, incl. filtre multistrat. Circuit oscilant paralel În diferite dispozitive de inginerie radio, împreună cu circuitele oscilatoare seriale, circuitele oscilatorii paralele sunt adesea folosite (chiar mai des decât seriale).Figura prezintă o diagramă schematică a unui circuit oscilator paralel. Aici, două elemente reactive cu reactivitate diferită sunt conectate în paralel. După cum știți, atunci când elementele sunt conectate în paralel, este imposibil să adăugați rezistențele lor - puteți adăuga doar conductivități. Figura prezintă dependențele grafice ale conductanțelor reactive ale inductorului B L = 1/ωL, condensator În C=-ωC, precum și conductivitatea totală În Σ, aceste două elemente, care este conducerea reactivă a unui circuit oscilator paralel. În mod similar, ca și pentru un circuit oscilator în serie, există o anumită frecvență, numită rezonantă, la care reactanțele (și, prin urmare, conductanțele) bobinei și condensatorului sunt aceleași. La această frecvență, conductibilitatea totală a circuitului oscilator paralel dispare fără pierderi. Aceasta înseamnă că la această frecvență circuitul oscilator are o rezistență infinit de mare la curentul alternativ. Dacă construim dependența reactanței circuitului de frecvență X Σ = 1/B Σ, această curbă, reprezentată în figura următoare, în punctul ω = ω p va avea o discontinuitate de al doilea fel. Rezistența unui circuit oscilator paralel real (adică cu pierderi), desigur, nu este egală cu infinitul - cu cât este mai mică, cu atât rezistența ohmică a pierderilor în circuit este mai mare, adică scade direct proporțional cu scăderea factorului de calitate al circuitului. În general, semnificația fizică a conceptelor de factor de calitate, impedanță caracteristică și frecvență de rezonanță a unui circuit oscilator, precum și formulele de calcul ale acestora, sunt valabile atât pentru circuitele oscilatorii în serie, cât și în paralel. Pentru un circuit rezonant paralel, în care inductanța, capacitatea și rezistența sunt conectate în paralel, se calculează factorul de calitate: Unde R, LȘi C- rezistența, inductanța și respectiv capacitatea circuitului rezonant. Considerăm un circuit format dintr-un generator de oscilații armonice și un circuit oscilator paralel. În cazul în care frecvența de oscilație a generatorului coincide cu frecvența de rezonanță a circuitului, ramurile sale inductive și capacitive oferă rezistență egală la curentul alternativ, drept urmare curenții din ramurile circuitului vor fi aceiași. În acest caz, se spune că curenții sunt în rezonanță în circuit. Ca și în cazul unui circuit oscilator în serie, reactanțele bobinei și ale condensatorului se anulează reciproc, iar rezistența circuitului la curentul care trece prin acesta devine pur activă (rezistivă). Valoarea acestei rezistențe, numită adesea echivalent în tehnologie, este determinată de produsul factorului de calitate al circuitului și rezistența caracteristică a acestuia. R eq = Q ρ. La alte frecvențe decât cele de rezonanță, rezistența circuitului scade și devine reactivă la frecvențe inferioare - inductivă (deoarece reactanța inductanței scade cu frecvența descrescătoare), iar la frecvențe mai mari, dimpotrivă, capacitivă (adică reactanța lui). capacitatea scade odata cu cresterea frecventei) . Să luăm în considerare modul în care coeficienții de transmisie ai cvadripolilor depind de frecvență, atunci când nu includ circuite oscilatoare seriale, ci paralele. Cvadripolul prezentat în figură, la frecvența de rezonanță a circuitului, este o rezistență de curent uriașă, prin urmare, atunci când ω=ω p coeficientul său de transfer va fi aproape de zero (inclusiv pierderile ohmice). La alte frecvențe decât cele de rezonanță, rezistența circuitului va scădea, iar coeficientul de transfer al cvadripolului va crește. Pentru cvadripolul prezentat în figura de mai sus, situația va fi inversă - la frecvența de rezonanță, circuitul va fi foarte rezistență mareși aproape toată tensiunea de intrare va merge la bornele de ieșire (adică, coeficientul de transfer va fi maxim și apropiat de unitate). Cu o diferență semnificativă a frecvenței acțiunii de intrare față de frecvența de rezonanță a circuitului, sursa de semnal conectată la bornele de intrare ale cvadripolului va fi practic scurtcircuitată, iar coeficientul de transfer va fi aproape de zero.