500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Если теперь к постоянному напряжению добавить некоторое вспомогательное, периодически изменяющееся, называемое напряжением суперизации (u_суп), то при достаточной его амплитуде рабочая точка будет переходить в область, где крутизна транзистора становится больше критической. Этой ситуации на рис. 5.5, б соответствует интервал времени t₁ — t₂. На это время знаменатель формулы (5.6) становится отрицательным, и в контуре обеспечиваются условия возникновения автогенерации.

Если в контур из антенны поступает напряжение сигнала амплитудой U_c, то колебания в контуре начнут нарастать, начиная с этого значения, по экспоненциальному закону, описываемому формулой [6]:

U_к(t) = U_c∙e^-δt, (5.7)

где δ = r_э/2L₁ — коэффициент затухания колебаний в контуре;

L₁ — индуктивность контура;

r_э = r_п + r_доп — MS/C₁ — эквивалентное сопротивление потерь контура,

При S > S_кр, что имеет место на интервале t₁ — t₂, величина r_э имеет отрицательное значение, показатель экспоненты в (5.7) — соответственно положительное, что и обеспечивает нарастание амплитуды колебаний до некоторого значения U_m (рис. 5.5, в). После момента времени t₂ крутизна становится меньше критической, показатель экспоненты в (5.7) — отрицательным, и колебания в контуре затухают. Образуется так называемая «вспышка» высокочастотных колебаний в контуре.

Если принимается АМ-сигнал, то к началу новой вспышки (момент t₄ на рисунке) значение начальной амплитуды U_c будет отличаться от предыдущего (станет, например больше), соответственно изменится и амплитуда вспышки, что явствует из формулы (5.7) и рис. 5.5, в. В результате на контуре будет получена последовательность вспышек, амплитуда которых будет повторять закон изменения амплитуды принимаемых колебаний.

Надлежащим выбором параметров контура и величины S можно обеспечить такую скорость нарастания напряжения в контуре на интервале t₁ — t₂, при которой амплитуда вспышек U_m будет достигать единиц вольт, при всего нескольких микровольтах, наведенных в антенне. Подавая вспышки на амплитудный детектор можно выделить их огибающую, которая и является полезным сигналом. Расчеты показывают, что коэффициент усиления сверхрегенератора может достигать сотен тысяч [7].

Необходимо отметить, что частота вспомогательных колебаний (F_суп) должна быть такой, чтобы восстановление огибающей принимаемого сигнала происходило без потерь. Как известно, для этого должно быть выполнено условие Котельникова F_суп >= 2F_в. Здесь F_в — верхняя частота в спектре модулирующего сигнала.

В практических схемах F_суп лежит в пределах 30—100 кГц. Форма напряжения суперизации, как это ясно из рис. 5.5, принципиального значения не имеет. Важно лишь обеспечить на интервале t₁ — t₂ условие S > S_кр.

Предельно достижимая амплитуда вспышек на контуре U_пр ограничена параметрами схемы и напряжением питания. Если в процессе усиления сигналов амплитуда вспышек напряжения на контуре все время остается меньше U_пр, то зависимость амплитуды U_m от U_c линейна и режим работы соответственно называется линейным. Достоинством режима является низкий уровень шумов и малый коэффициент нелинейных искажений.

Если начальная амплитуда в контуре или усиление в схеме настолько велики, что U_m достигает значения U_пр на интервале t₁ — t₂, то амплитуда вспышек уже не зависит от амплитуды входного сигнала, и режим называется нелинейным. В этом режиме при изменении амплитуды входного сигнала будет изменяться площадь вспышек (рис. 5.6, а). Величина продетектированного напряжения изменяется в зависимости от входного сигнала по логарифмическому закону (рис. 5.6, б).

Рис. 5.6. Нелинейный режим сверхрегенератора

Такая зависимость выходного сигнала от входного аналогична действию АРУ в приемнике и расширяет его динамический диапазон. К недостаткам нелинейного режима относятся сильные нелинейные искажения, высокий уровень выходных шумов при отсутствии полезного сигнала и низкая избирательность по соседнему каналу. Сильные шумы на выходе приемника, представляющие усиленные во много раз собственные шумы каскада, являясь недостатком, одновременно, тем не менее, как раз и свидетельствуют о высоком коэффициенте усиления приемника.

По способу получения вспомогательных колебаний напряжения суперизации сверхрегенераторы подразделяются на две группы. Сверхрегенераторы с внешней суперизацией используют вспомогательные колебания, вырабатываемые специальными генераторами. В сверхрегенераторах с автосуперизаиией создаются условия для возникновения вспомогательных колебаний в самом регенеративном каскаде. Последний вариант используется чаще, так как требует меньших схемотехнических затрат (однако это не значит, что он является лучшим).