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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE L'utilisation du gyrateur dans les amplificateurs et générateurs résonnants. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur Lors du développement d'amplificateurs résonants basse fréquence et de générateurs d'harmoniques, les concepteurs essaient généralement de se passer d'inductances à forte intensité de main-d'œuvre. Le plus souvent, dans ces cas, ils utilisent un pont de Wien, ce qui leur permet de construire un dispositif quasi-résonant en utilisant uniquement des circuits RC dépendants de la fréquence. Cependant, outre un avantage aussi indéniable que la simplicité, les conceptions basées sur le pont de Vienne présentent malheureusement un inconvénient important. Ils sont extrêmement sensibles au moindre déséquilibre des paramètres des éléments du pont. Pour contourner cet inconvénient, l'auteur de l'article publié suggère d'utiliser un circuit LC basé sur un inducteur artificiel, réalisé à l'aide d'un dispositif électronique appelé gyrateur en ingénierie radio, au lieu d'un pont de Vienne. Bien que les circuits des amplificateurs résonants et des générateurs d'harmoniques deviennent dans ce cas plus complexes, ils fournissent des résultats plus stables. L'utilisation d'un gyrateur dans les conceptions de radioamateur, dont le schéma est donné dans [1], est très pratique. Malheureusement, dans la source originale, ce dispositif n'est décrit qu'en termes généraux et bon nombre de ses propriétés positives ne sont pas du tout divulguées. Il n'existe aucun exemple d'utilisation pratique du gyrateur. Le diagramme schématique du gyrateur est présenté sur la Fig. 1.
Une analyse théorique de son fonctionnement montre qu'avec des amplificateurs opérationnels (amplis-op) idéaux, la résistance d'entrée du gyrateur Zin est de nature purement inductive. De plus, la valeur de l'inductance est déterminée par la relation suivante : Zin=Lin=R1*R2*R4*C1/R3, où R - Ohm ; C - nF ; L-M. Cependant, comme le gain des véritables amplificateurs opérationnels n'est pas infini et que leur gain diminue avec l'augmentation de la fréquence, des pertes apparaissent dans l'inductance créée par le gyrateur et son facteur de qualité diminue. Si l'on prend R1=R2=R, R3=R4=r et wRC1=1, le facteur de qualité peut être calculé à l'aide de la formule : Q=K0/(2+2K0f/fв), où Ko est le gain de l'op- ampli; f et fв - fréquence de fonctionnement et fréquence à laquelle le gain de l'ampli opérationnel diminue de 1,41 fois. Comme K0 est généralement très grand, des facteurs de qualité très élevés peuvent être obtenus aux basses fréquences. Si un condensateur est connecté à un tel inducteur artificiel, le circuit oscillatoire qu'il forme peut être utilisé dans des amplificateurs résonants et des générateurs d'oscillations harmoniques. Le circuit de l'un des amplificateurs avec un circuit oscillant parallèle est illustré à la Fig. 2.
Aux basses fréquences, lorsque K0f/fв << 1 (et seul ce cas sera examiné plus loin), la fréquence de résonance d'un tel circuit f0=(R3/R1*C1*R2*R4*C2)1/2 /(2 *PI ). facteur de qualité Q=R0(R3*C1/R1*R2*R4*C2)1/2, bande passante df=1/2PI*R0*C1. Le gain de l'ensemble du trajet d'amplification est Km = 2. Comme il ressort de la relation, pour déterminer la fréquence de résonance, en plus des condensateurs variables simples et doubles, elle peut être réglée à l'aide de résistances variables simples et doubles. L'utilisation d'éléments doubles permet d'obtenir une plage de réglage nettement plus large, et l'utilisation d'éléments simples est structurellement plus pratique. Une large plage de réglage peut être obtenue si les fonctions de l'élément de réglage de fréquence sont assurées par une résistance variable connectée au lieu des résistances constantes R3 et R4. Cependant, dans ce cas, le signal de sortie doit être retiré du moteur de cette résistance, sinon le gain de tension dépendra de la fréquence d'accord. Dans l'amplificateur dont le circuit est représenté sur la Fig. 3, un circuit oscillant en série est utilisé.
Dans ce cas, le gain augmente fortement à la fréquence de résonance. Au lieu de deux, cela devient égal à Km = 2Q. Le facteur de qualité sera déterminé par le rapport : Q = (R1*R2*R4*C2/R3*С1)1/2/R0. Le gain de l'amplificateur ne dépendra pas de la fréquence si un double condensateur variable est utilisé pour le régler, mais la bande passante changera. Sur la base d'un amplificateur résonant avec un circuit parallèle (Fig. 2), vous pouvez facilement construire un amplificateur notch (Fig. 4). Puisque dans un amplificateur résonant à la fréquence de résonance, le signal à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel DA1 est égal au signal d'entrée, il suffit de soustraire le second du premier signal pour obtenir l'absence de sortie. L'opération de soustraction est effectuée par l'ampli opérationnel DA3. Il ne sera plus possible d'assurer une différence de signal nulle à d'autres fréquences.
Pour convertir un amplificateur résonant en générateur d'oscillations harmoniques, il est nécessaire de compenser les pertes d'énergie dans le circuit oscillatoire [2]. Dans les générateurs dont les circuits sont représentés sur la Fig. 5 et 6, la compensation est obtenue en introduisant une résistance négative réglable dans le circuit. Dans le générateur (Fig. 5), ses fonctions sont assurées par un diviseur de tension constitué d'une résistance constante R6 et d'une thermistance semi-conductrice R5. À mesure que l'amplitude de la tension générée augmente, la température de la thermistance augmentera et sa résistance commencera à baisser. De ce fait, la résistance négative qu’elle introduit dans le circuit oscillatoire va diminuer et ainsi stabiliser la tension générée par le générateur. En sélectionnant la résistance de la résistance R6, vous pouvez obtenir l'effet stabilisant maximal de la thermistance.
Pour ces derniers, il est préférable d'utiliser des dispositifs conçus pour stabiliser le mode de fonctionnement des générateurs d'oscillations harmoniques avec un pont de Wien, par exemple la thermistance PTM2/0.5 indiquée dans le schéma. Si une telle thermistance ne peut pas être obtenue, vous pouvez utiliser des thermistances utilisées dans les compteurs de puissance ou fabriquer un générateur selon le circuit illustré à la Fig. 6. Dans ce générateur, les fonctions de stabilisation sont assurées par une lampe de signalisation à incandescence subminiature SMN. De telles lampes étaient largement utilisées dans les anciens ordinateurs. La stabilisation du mode de fonctionnement du générateur ne peut être obtenue que lorsque le filament de la lampe est chauffé au rouge. Cependant, un ampli opérationnel conventionnel ne peut pas fournir un tel courant, c'est pourquoi un amplificateur de courant utilisant un transistor KT603B a dû être introduit dans le générateur.
Les dispositifs de stabilisation de tension générés discutés ici sont très efficaces. Qu'il suffise de dire que lorsque la résistance variable changeait la fréquence de génération de cinq fois, la valeur de la tension générée ne changeait pas de plus de 1 %. Le coefficient de distorsion non linéaire dans la gamme de fréquences audio ne dépassait pas 0,1 % et augmentait à des fréquences inférieures et supérieures dans le premier cas, en raison d'une inertie thermique insuffisante de la thermistance ou de l'ampoule, et dans le second, en raison d'une diminution de la température. le facteur de qualité du circuit avec un gyrateur comme inductance artificielle. littérature
Auteur : G. Petin, Rostov-sur-le-Don
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