цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя. Модулятор для двигателя


цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя - патент РФ 2111608

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в преобразователях систем управления. Цифровой модулятор для преобразования частоты асинхронного двигателя содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, триггер 5, элементы ИЛИ 6, 7, 8 и 9, инвертор 10, элемент И 11, элементы И - НЕ 12, 13, 14, 15, 16 и 17, дешифратор 18, формирователи 19 и 20 импульсов, сумматор 21, регистр 22, двоично-шестиричный счетчик 23, схему 24 ограничения и схему 25 сброса, выходные шины 26, 27, 28, 29, 30 и 31, шину 32 входного сигнала, шину 33 знака. Использование изобретения позволяет упростить конструкцию цифрового модулятора для преобразователя частоты асинхронного двигателя и обеспечить закон управления силовыми транзисторами преобразователя частоты с -коммутацией. 2 табл., 4 ил. Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в преобразователях систем управления. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой модулятор (см. авт. св. СССР N 1800604. опубл. 1993), содержащий генератор прямоугольных импульсов, два счетчика, триггер знака, триггер, четыре элемента ИЛИ, инвертор, одиннадцать элементов И, шесть элементов И-НЕ, дешифратор, четыре формирователя импульсов, сумматор, регистр, двоично-шестиричный счетчик, схему ограничения и схему сброса. Недостатком наиболее близкого к изобретению цифрового модулятора является сложность технической реализации. Кроме того, названный цифровой модулятор обеспечивает закон управления силовыми транзисторами с 2/3 - коммутацией, что приводит к изменению формы выходного напряжения преобразователя частоты при изменении параметров активно-индуктивной нагрузки за счет влияния ЭДС самоиндукции (см. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1990, с. 179). Сущность изобретения заключается в том, что в цифровом модуляторе для преобразователя частоты асинхронного двигателя, содержащем генератор прямоугольных импульсов, первый и второй счетчики, триггер знака, триггер, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, инвертор, элемент И, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И-НЕ, дешифратор, первый и второй формирователи импульсов, сумматор, регистр, двоично-шестиричный счетчик, схему ограничения и схему сброса, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом первого счетчика и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и регистра, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, первый вход которого соединен с шиной знака, а второй вход - с выходом инвертора, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входами обратного и прямого счета второго счетчика, разрядные входы которого соединены с выходом схемы ограничения, разрядные входы которой соединены с шиной входного сигнала, а знаковый вход - с шиной знака, разрядные входы первого счетчика соединены с общей шиной, а выход переноса - с первым входом элемента И, прямой и инверсный выходы триггера знака соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом первого формирователя импульсов, первый, второй и третий входы дешифратора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами двоично-шестиричного счетчика, входы прямого и обратного счета которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ, первый выход дешифратора соединен с первыми входами первого и пятого элементов И-НЕ, второй выход дешифратора соединен с вторым входом первого и первым входом шестого элементов И-НЕ, третий выход дешифратора соединен с первым входом второго и вторым входом шестого элементов И-НЕ, четвертый выход дешифратора соединен с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов И-НЕ, пятый выход дешифратора соединен с первым входом третьего и вторым входом четвертого элементов И-НЕ, шестой выход дешифратора соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов И-НЕ, выход схемы ограничения соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход схемы сброса с вторым входом элемента И и третьим входом регистра, выход второго счетчика соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с четвертым входом дешифратора, выход элемента И соединен с вторым входом триггера, входами записи информации первого и второго счетчиков и входом инвертора, старший разряд выхода регистра соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с пятым входом дешифратора, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выход дешифратора соединен соответственно с третьим входами третьего, пятого, первого, шестого, второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых соединены с выходными шинами. Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет упростить конструкцию цифрового модулятора для преобразователя частоты асинхронного двигателя и обеспечить закон управления силовыми транзисторами преобразователя частоты с - коммутацией. На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового модулятора для преобразователя частоты асинхронного двигателя; на фиг 2 - функциональная схема схемы ограничения; на фиг. 3 - функциональная схема двоично-шестиричного счетчика; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства. Управление скоростью асинхронного двигателя осуществляется одновременным изменением частоты f и амплитуды напряжения U, подаваемого на обмотки статора, что достигается путем соответствующего переключения силовых транзисторных ключей, соединенных в трехфазный мост и подключенных к источнику постоянного напряжения. При этом порядок последовательности работы силовых ключей (см. Башарин А.В., Новиков А.В., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Ленинград: Энергоатомиздат, 1982, с. 99), образующий правое или левое направление вращающегося поля статора, приведен в табл. 1. Здесь для упрощения устройства при одновременном обеспечении наглядности его описания введен кодификатор схем включения ключей. Включение транзисторных ключей осуществляется с частотно-широтно-импульсной модуляцией. При этом частота f определяет угловую скорость двигателя, а скважность Y - среднее значение амплитуды питающего напряжения. Автоматическое изменение f и Y выполняется в функции требуемого значения угловой скорости двигателя. Для выбора схемы включения в соответствии с заданным направлением вращения может быть использован, например, дешифратор К555ИД7, позволяющий преобразователь 3-разрядный двоичный код в напряжение низкого логического уровня, появляющегося на одном из восьми выходов F0, F1,...F7. К входным разрядам A0, A1, A2 указанного дешифратора подключены выходные разряды двоично-шестиричного счетчика, направление счета которого определяет заданное направление вращения. Учитывая, что в соответствии с принятым кодификатором (табл. 1) каждому ключу соответствует код, приведенный в табл. 2, для описания состояния ключей введем в рассмотрение следующие логические функции Sk (k = 1,2,...,6, где k - номер ключа) условий отпирания ключей: . Цифровой модулятор (фиг. 1) для преобразователя частоты асинхронного двигателя содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, триггер 5, элементы ИЛИ 6, 7, 8 и 9, инвертор 10, элемент И 11, элементы И-НЕ 12, 13, 14, 15, 16 и 17, дешифратор 18, формирователи 19 и 20 импульсов, сумматор 21, регистр 22, двоично-шестиричный счетчик 23, схему 24 ограничения и схему 25 сброса, выходные шины 26, 27, 28, 29, 30 и 31, шину 32 входного сигнала, шину 33 знака. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика 2 и первыми входами элементов ИЛИ 6 и 7 и регистра 22. Вторые входы элементов ИЛИ 6 и 7 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 4 знака, первый вход которого соединен с шиной 33 знака, а второй вход (вход стробирования - с выходом инвертора 10. Выходы элементов ИЛИ 6 и 7 соединены соответственно с входами обратного и прямого счета счетчика 3, разрядные входы которого соединены с выходом схемы 24 ограничения. Разрядные входы схемы 24 ограничения соединены с шиной 32 входного сигнала, а знаковый вход - с шиной 33 знака. Разрядные входы счетчика 2 соединены с общей шиной, а выход переноса - с первым входом элемента И 11. Прямой и инверсный выходы триггера 4 знака соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ 8 и 9, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 19 импульсов. Первый, второй и третий входы дешифратора 18 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами двоично-шестиричного счетчика 23, входы прямого и обратного счета которого соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 8 и 9. первый выход (F0) дешифратора 18 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 12, 14 и 16. Второй выход (F1) дешифратора 18 соединен с вторыми входами элементов И-НЕ 12 и 16 и первым входом элемента И-НЕ 17. Третий выход (F2) дешифратора 18 соединен с третьим входом элемента И-НЕ 12, первым входом элемента И-НЕ 13 и вторым входом элемента И-НЕ 17. Четвертый выход (F3) дешифратора 18 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 13, первым входом элемента И-НЕ 15 и третьим входом элемента И-НЕ 17. Пятый выход (F4) дешифратора 18 соединен с третьим входом элемента И-НЕ 13 и вторым входами элементов И-НЕ 14 и 15. Шестой выход (F5) дешифратора 18 соединен с третьим входами элементов И-НЕ 14, 15 и 16. Выход схемы 24 ограничения соединен с первым входом сумматора 21, выход которого соединен с вторым входом регистра 22, а выход последнего соединен с вторым входом сумматора 21. Выход схемы 25 сброса соединен с вторым элемента И 11 и третьим входом регистра 22. Выход переноса счетчика 3 соединен с первым входом (например, входом установки) триггера 5, выход (например, прямой) которого соединен с четвертым входом (входом разрешения) дешифратора. Выход элемента И 11 соединен с вторым входом (например, входом сброса) триггера 5, входами записи информации счетчиков 2 и 3 и входом инвертора 10. Старший разряд выхода регистра 22 соединен с входом формирователя 19 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 20 импульсов. Выход последнего соединен с пятым входом (вход разрешения) дешифратора 18. Выходы элементов И-НЕ 12, 13, 14, 15, 16 и 17 соединены с выходными шинами 26, 27, 28, 29, 30 и 31. Генератор 1 прямоугольных импульсов может быть выполнен, например, на микросхемах К155ЛА3 с кварцевой стабилизацией или с времязадающим конденсатором. Счетчики 2 и 3 реализованы, например, на микросхемах К555ИЕ7, причем выход переноса может быть сформирован подключением на соответствующий выходной разряд одновибратора К555АГ3 или объединением через элемент И штатных выходов переноса. Триггер 4 знака и триггер 5, например, выполнены на микросхемах К555ТМ2, элементы ИЛИ 6, 7, 8 и 9 - на микросхемах К555ЛЛ1, инвертор 10 - на микросхеме К555ЛН1. элемент И 11 - на микросхеме К555ЛИ1, элементы И-НЕ 12, 13, 14, 15, 16 и 17 - на микросхемах К555ЛА1, дешифратор 18 - на микросхеме К555ИД7, формирователи 19 и 20 импульсов - на микросхемах К555АГ2, сумматор 21 - на микросхемах К155ИМ3, регистр 22 - на микросхемах К155ТМ8. Схема 24 ограничения (фиг. 2) содержит, например, группу 34 элементов ИЛИ, группу 35 элементов И, элемент И-НЕ 36, элемент ИЛИ 37, элемент ИЛИ 38, элемент ИЛИ-НЕ 39, инвертор 40. В зависимости от величины, на которой должен быть ограничен входной сигнал, n разрядов шины 32 разбиваются на две группы: с 1 до (n - m) и с (n - m + 1) до n, причем m Двоично-шестиричный счетчик 23 (фиг. 3) содержит, например, двоичный счетчик 41, элементы И 42 и 43, формирователь 44 импульсов, элемент И-НЕ 45. Первый, второй и третий разряды счетчика 41 являются соответственно первым, вторым и третьим выходами двоично-шестиричного счетчика 23. Первый и третий разряды счетчика 41 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 41, выход которого соединен с первым входом элемента И 43, выход которого соединен с входом формирователя 44 импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 45, выход которого соединен с входом сброса счетчика 41. Второй вход элемента И 43 соединен с инверсным выходом триггера 4 знака. Второй вход элемента И-НЕ 45 соединен с выходом схемы 25 сброса. Выход переноса счетчика 41 соединен с входом записи информации названного счетчика. Первый и четвертый разряды входа предварительной установки счетчика 41 соединен с общей шиной, а на второй и третий разряды подается сигнал логической единицы. Входы прямого и обратного счета счетчика 41 являются одноименными входами двоично-шестиричного счетчика 23. Схема 25 сброса, например, может быть выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоединяется к шине питания, а второй вывод конденсатора - к общей шине. Вывод сопротивления, соединенный с конденсатором, является выходом схемы 25 сброса. Цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя работает следующим образом. После включения напряжения питания схема 25 сброса формирует сигнал, который устанавливает в исходное состояние регистр 22. Этот же сигнал через элемент И 11 устанавливает в исходное состояние триггер 5, стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 10 стробирует триггер 4 знака. При этом входной сигнал, пройдя через схему 24 ограничения, записывается в прямом (при положительном знаке сигнала) или в обратном (при отрицательном знаке сигнала) коде в счетчик 3, а код знака этого сигнала записывается в триггер 4 знака. В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 1 с частотой f0 проходят либо через элемент ИЛИ 6 (знак положительный), либо через элемент ИЛИ 7 (знак отрицательный) и поступают соответственно либо на вход обратного счета, либо на вход прямого счета счетчика 3. В зависимости от величины N входного сигнала на выходе переноса счетчика 3 через интервал времени t2 = N/f0 после стробирования появится отрицательный импульс (фиг. 4). Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 3 поступает на вход установки триггера 5, на выходе которого при этом появляется сигнал высокого уровня (фиг. 4б). Через интервал времени t2 = 2n/f0, где n - количество разрядов двоичного счетчика, после стробирования на выходе счетчика 2 появится отрицательный импульс (фиг. 4в), который, пройдя через элемент И 11, устанавливает на выходе триггера 5 сигнал низкого уровня, стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 10 стробирует триггер 4 знака. После этого процесс формирования выходных сигналов счетчиков 2 и 3 и триггера 5 повторяется. В результате на выходе триггера 5 (фиг. 4б) получается сигнал со скважностью Y = N/2n. Одновременно с работой названных выше элементов входной сигнал через схему 24 ограничения поступает на вход сумматора 21 и суммируется с сигналом на выходе регистра 22. В первоначальный момент времени на выходе регистра 22 находится нулевой сигнал. По приходе импульса с генератора 1 в регистр 22 записывается сигнал с выхода сумматора 21 и далее процесс повторяется. В результате происходит нарастание сигнала на входе сумматора 21 и регистра 22. Вследствие этого на старшем разряде выхода регистра 22 появляется сигнал высокого уровня с частотой f1, которая при наличии двойной разрядности сумматора 21 и регистра 22 линейно зависит от величины N входного сигнала: f1 = f0N/22n. При появлении сигнала высокого уровня на старшем разряде выхода регистра 22 формирователь 19 импульсов формирует короткие импульсы, которые через элемент ИЛИ 8 или 9 поступают либо на вход прямого счета, либо на вход обратного счета двоично-шестиричного счетчика 23. При этом на первом, втором и третьем выходах названного счетчика формируются периодически сигналы (фиг. 4 г, д, е соответственно), причем частота f появления одного и того же кодового сочетания на этих выходах определяется выражением f = f1/6. В зависимости от кодового сочетания сигналов выходов двоично-шестиричного счетчика 23 и сигнала с триггера 5 дешифратор 18 и элементы И-НЕ 12, 13, 14, 15, 16 и 17, реализующие логические функции S1 - S6, подают частотно-широтно-модулированный сигнал на выходные шины 26, 27, 28, 29, 30 - 31 (фиг. 4ж, 3, и, к, л, м) цифрового модулятора для преобразователя частоты для асинхронного двигателя, причем частота f смены сочетаний работающих выходов меняется в функции входного сигнала, а длительность работы каждого выхода составляет 180 эл. град. Формирователь 20 импульсов подает импульс на вход разрешения дешифратор 18, что необходимо для формирования раздвижки фронтов при смене кодовой комбинации на входе дешифратора 18. Таким образом, предложенный цифровой модулятор для преобразования частоты асинхронного двигателя позволяет упростить конструкцию цифрового модулятора и обеспечить закон управления силовыми транзисторами преобразователя с -коммутацией.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя, содержащий генератор прямоугольных импульсов, первый и второй счетчики, триггер знака, триггер, первый - четвертый элементы ИЛИ, инвертор, элемент И, первый - шестой элементы И - НЕ, дешифратор, первый и второй формирователи импульсов, сумматор, регистр, двоично-шестиричный счетчик, схему ограничения и схему сброса, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом первого счетчика и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и регистра, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, первый вход которого соединен с шиной знака, а второй вход - с выходом инвертора, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входами обратного и прямого счета второго счетчика, разрядные входы которого соединены с выходом схемы ограничения, разрядные входы которой соединены с шиной входного сигнала, а знаковый вход - с шиной знака, разрядные входы первого счетчика соединены с общей шиной, а выход переноса - с первым входом элемента И, прямой и инверсный выходы триггера знака соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом первого формирователя импульсов, первый - третий входы дешифратора соединены соответственно с первым - третьим выходами двоично-шестиричного счетчика, входы прямого и обратного счета которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ, первый выход дешифратора соединен с первыми входами первого и пятого элементов И - НЕ, второй выход дешифратора - с вторым входом первого и первым входом шестого элементов И - НЕ, третий выход - с первым входом второго и вторым входом шестого элементов И - НЕ, четвертый выход - с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов И - НЕ, пятый выход - с первым входом третьего и вторым входом четвертого элементов И - НЕ, шестой выход - с вторыми входами третьего и пятого элементов И - НЕ, выход схемы ограничения соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход схемы сброса соединен с вторым входом элемента И и третьим входом регистра, отличающийся тем, что выход второго счетчика соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с четвертым входом дешифратора, выход элементов И соединен с вторым входом триггера, входами записи информации первого и второго счетчиков и входом инвертора, старший разряд выхода регистра соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с пятым входом дешифратора, первый - шестой выходы дешифратора соединены соответственно с третьими входами третьего, пятого, первого, шестого, второго и четвертого элементов И - НЕ, выходы которых соединены с выходными шинами.

www.freepatent.ru

Частотный модулятор

Частотным модулятором называется устройство, которое изменяет частоту резонансного контура в соответствии с законом модулирующего сигнала. Основной частью частотного модулятора является реактивный элемент (ёмкость и/или индуктивность), величина которого зависит от напряжения на входе модулятора. Для радиотехнических устройств наибольший интерес представляют реактивные элементы, величину которых можно изменять электрическим способом, что позволяет осуществить практически безинерционное управление частотой при любом законе изменения управляющего сигнала. Наиболее широко используются в качестве управляемых реактивностей следующие элементы и устройства: 1) ёмкость p-n– перехода полупроводникового диода – варикапа; 2) реактивный транзистор; 3) ферритовый элемент. Более часто используются варикапы, реже – реактивные транзисторы и ещё реже – ферритовые элементы. В настоящей лекции мы рассмотрим применение варикапов и реактивных транзисторов.

Вначале отметим некоторые общие положения для частотных модуляторов, независимо от типа управляемой реактивности.

Управляемая ёмкость изменяется в пределах

,

а управляемая индуктивность изменяется в пределах

,

где СР0,LР0– начальные значения управляемой ёмкости и индуктивности соответственно;– изменения значений соответствующих реактивных элементов.

Как выше было показано, девиация частоты связана с изменениями ёмкости и индуктивности контура следующими соотношениями:

(29.29а)

. (29.29б)

Обычно и при подключении управляемых реактивностей, как показано на схемах рис.29.15, можно считать:

при использовании управляемой ёмкости (рис.29.15,а)

,

где – коэффициент включения управляемой ёмкости;11

при использовании управляемой индуктивности (рис.29.15,б)

,

где – коэффициент включения управляемой индуктивности.

С учётом последних соотношений, используя (29.29), можно определить девиацию частоты в каждой схеме.

Очевидно, приведенные выше соотношения можно использовать и при определении расстройки контура в схеме фазового модулятора на основе усилителя с расстраиваемым контуром (см., например, схему рис.29.3).

В реальных устройствах частотный модулятор кроме реактивности вносит в контур ещё и активные потери. Если величина последних велика, то это может привести к срыву колебаний автогенератора (перестанет выполняться условие самовозбуждения АГ). Для уменьшения величины вносимых потерь необходимо слабее связывать частотный модулятор с контуром, что, естественно, приводит к уменьшению девиации частоты. При больших значениях девиации частоты величина активных потерь, вносимых в контур АГ, может существенно изменяться с изменением модулирующего сигнала, что приведёт к изменению эквивалентного сопротивления контура Roeавтогенератора и, следовательно, к паразитной АМ. ИзменениеRoeконтура происходит не только за счёт изменения вносимых потерь в контур со стороны управляемой реактивности, но и за счёт изменения реактивных параметров контура, что также сказывается на паразитной АМ как в автогенераторе при осуществлении ЧМ, так и в усилителе при осуществлении ФМ.

Если АГ является диапазонным, то для уменьшения изменения величины девиации частоты по диапазону необходимо, чтобы при ёмкостной перестройке контура частотный модулятор был с управляемой индуктивностью, а при индуктивной перестройке контура частотный модулятор должен быть с управляемой ёмкостью. Для поддержания постоянства величины девиации частоты по диапазону вводят регулируемую связь управляемой реактивности с контуром или применяют сложные виды связи.

Частотный модулятор с варикапом

При изменении обратного напряжения, приложенного к p – n - переходу полупроводникового прибора, будь то диод или транзистор, изменяется величина барьерной ёмкости этого перехода. Следовательно, в этом случае полупроводниковый прибор может рассматриваться как элемент с управляемой ёмкостью, которую можно использовать в частотных и фазовых модуляторах.

Разработаны специальные типы полупроводниковых диодов, предназначенных для использования в качестве управляемой напряжением ёмкости. Такие диоды носят название варикапов(см. лекцию 18). Величина ёмкости варикапа может изменяться в 3…5 раз, а у отдельных типов до 10 раз, при изменении обратного напряжения от – (1…3) В до – (20…30) В.

Эквивалентная схема барьерной ёмкости варикапа представлена на рис.29.16,а, гдеСВ– ёмкость варикапа;r– сопротивление потерь в материале полупроводника;R– сопротивление утечки. На рис.29.16,бпоказана преобразованная эквивалентная схема барьерной ёмкости варикапа при выполнении условия

.

При выполнении указанного условия ёмкость варикапа практически не изменяется при преобразовании схемы. Сопротивление потерь rпересчитывается параллельно сопротивлению утечкиR. Результирующее сопротивление

.

Добротность варикапа

.

Добротность варикапа возрастает с увеличением обратного напряжения (в основном за счёт уменьшения ёмкости варикапа СВ, так как сопротивленияrиRпрактически не зависят от обратного напряжения) и обычно уменьшается с увеличением частоты и повышением температуры.

При работе варикапа в схеме модулятора на нём рассеивается мощность

,

где UМОД,UВЧ– соответственно амплитуда модулирующего и высокочастотного напряжения на варикапе.

Рассеиваемая на варикапе мощность не должна превышать допустимую, которая обычно не выше (50…100) мВт.

На рис.29.17 представлена возможная принципиальная схема LC– автогенератора с варикапом для осуществления ЧМ. На рис.29.18 показана зависимость ёмкости варикапа и действующие на нём напряжения в схеме автогенератора.

Колебательная система АГ образована ёмкостямиС1,С2, индуктивностьюLи варикапом с ёмкостьюСВ. С резистораR2 снимается запирающее напряжениеЕВ0, определяющее положение рабочей точки варикапа при отсутствии модулирующего сигнала. Модулирующий сигналUМОДподаётся с модулятора – УНЧ, обеспечивающего необходимый уровень сигнала. Нагрузкой УНЧ является параллельное соединение резисторовR1,R2 и ёмкости варикапаСВ. Остальная часть схемы в силу большого сопротивления ёмкости разделительного конденсатораСРу базы транзистора не оказывает на модулятор влияния. Если модулирующий сигнал широкополосный, то могут потребоваться какие-то меры для коррекции АЧХ УНЧ. Чтобы устранить влияние УНЧ и вообще части схемы левее варикапа на АГ, включается блокировочный дроссельLБЛ, препятствующий прохождению высокочастотного сигнала в сторону УНЧ. На варикапе существует высокочастотное напряжение амплитудойUВЧ. Под воздействием модулирующего сигнала изменяется ёмкость варикапа на величину +ΔСВи –ΔСВ(рис.29.18). В общем случае характер изменения ёмкости варикапа нелинейный.12Из рис.29.18 видно, что ёмкость варикапа претерпевает определённые изменения также под воздействием напряжения высокочастотного сигналаUВЧ. В силу этого по причине нелинейного характера ёмкости варикапа даже при отсутствии модулирующего сигнала средняя частота автогенератора будет несколько отличаться от её значения, которое имеет место, если варикап заменить конденсатором с ёмкостьюСВ0. Следовательно, подключение варикапа потребует некоторой подстройки АГ. Для уменьшения влияния нелинейности ёмкости варикапа на среднюю частоту АГ часто применяют встречное включение двух варикапов. Высокочастотные напряжения на варикапах оказываются в противофазе, соответственно ёмкости варикапов под их воздействием изменяются в разные стороны, что обусловливает компенсацию этих изменений в результирующей ёмкости. Модулирующие напряжения, соответственно и ёмкости варикапов изменяются в одну сторону. Очевидно, чем меньше амплитуда высокочастотного сигнала на варикапе, тем меньше нелинейная поправка на частоту. Но чем меньше амплитуда высокочастотного сигнала на варикапе, тем слабее связь его с колебательной системой АГ, что, соответственно, ослабляет влияние варикапа на частоту АГ и потребует изменения ёмкости варикапа в больших пределах.13Результирующее напряжение на варикапе не должно превышать допустимое обратное напряжение (рис.29.18) и не должно заходить в область положительных значений. При положительном напряжении на варикапе он открывается, что приводит к резкому увеличению сопротивления потерь в варикапе (добавляется к сопротивлениюrна схеме рис.29.16,а). Также возрастает ёмкость варикапа: вместо барьерной ёмкости перехода проявляется его диффузионная ёмкость. Возрастание потерь в варикапе при его открывании приводит к срыву автоколебаний. Поэтому в практических схемах результирующее напряжение на варикапе не доходит до нулевого значения на (1…2) В.

Исходные данные для расчёта АГ, управляемого по частоте варикапом,14следующие: средняя (рабочая) частотаf0; требуемая девиация частоты; ёмкость контура автогенератораСК; переменное напряжение на контуре автогенератораUМК.

Расчёт начинается с выбора варикапа. По характеристике СВ=f(еВ) (рис.29.18) выбирается рабочая точка и выбираются пределы изменения ёмкости варикапа ±ΔСВ, определяющие амплитуду модулирующего сигнала на варикапе. Найденное значениеUМОДиспользуется при расчете УНЧ. Коэффициент включения варикапа в контур часто выбирается в пределахp≤ 0,5. Исходя из ёмкости контура АГСК, принятых пределов изменения ёмкости варикапа ±ΔСВ, коэффициента включения варикапаp, определяют по формуле (29.29а) получаемую девиацию частоты и сравнивают с требуемой. По результатам сравнения принимают соответствующее решение.

Реактивный транзистор15

Использование реактивных транзисторов позволяет получить значительно большую девиацию частоты и меньшие искажения, чем при использовании варикапов.

В отличие от варикапа, который может быть подключен как параллельно ветви контура, так и включен последовательно в ветвь контура АГ, реактивный транзистор подключается только параллельно контуру АГ.

Основная схема реактивного транзистора представлена на рис.29.19. Реактивный транзистор может быть выполнен как эквивалентная управляемая индуктивность, так и эквивалентная управляемая ёмкость. Характер эквивалентной реактивности определяется строением фазосдвигающей цепи Z1,Z2.

Реактивный транзистор, включающий собственно транзистор и фазосдвигающую цепь Z1,Z2, подключается параллельно контуру АГ. Соответственно на транзисторе и фазосдвигающей цепиZ1,Z2 действует колебательное напряжениеU, создаваемое АГ относительно точек подключения реактивного транзистора. Часть этого напряжения, выделяемая на сопротивленииZ2 фазосдвигающей цепи, образует напряжение возбуждения транзистора

.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока транзистора

.

Итак, на транзисторе действует напряжение U, а выходной ток транзистораIК1. Соответственно отношение напряжения на транзисторе к его току первой гармоники будет определять выходное сопротивление транзистора, то есть

. (29.30)

Согласно (29.30), если отношение сопротивлений Z1,Z2 будет много больше единицы и будет носить явно выраженный реактивный характер, то выходное сопротивление транзистора будет также иметь явно выраженный реактивный характер. Очевидно, чтобы выполнялись эти условия, необходимо, чтобы сопротивлениеZ1 по величине во много раз превосходило сопротивлениеZ2 и чтобы одно из этих сопротивлений было реактивным, а другое чисто резистивным.16В соответствии со сказанным фазосдвигающая цепь может быть выполнена в виде соединенияRиLилиRиСэлементов, как показано на рис.29.19.

Итак, выходное сопротивление транзистора с фазосдвигающей цепью (рис.29.19) при выполнении указанного соотношения между величинами сопротивлений Z1,Z2

. (29.31)

Если принять Z1 =jωL, аZ2 =R, то получаем

, (29.32а)

где – эквивалентная индуктивность, соответствующая транзистору вместе с подключенной к нему фазосдвигающей цепью, как показано на рис.29.19.

Если принять Z1 =R, аZ2 =jωL, то на основании (29.31) получаем

, (29.32б)

где – эквивалентная ёмкость, соответствующая транзистору вместе с подключенной к нему фазосдвигающей цепью.

В случае Z1 = 1/jωCиZ2 =R

, (29.32в)

где – эквивалентная ёмкость, соответствующая транзистору вместе с подключенной к нему фазосдвигающей цепью.

Если Z1 =R, аZ2 = 1/jωC, то

, (29.32г)

где – эквивалентная индуктивность, соответствующая транзистору вместе с подключенной к нему фазосдвигающей цепью.

Из соотношений (29.32а – 29.32г) следует, что характер эквивалентной реактивности совпадает с характером реактивности фазосдвигающей цепи, включенной между коллектором и базой (рис.29.19), и обратен характеру реактивности фазосдвигающей цепи, включенной между базой и эмиттером (рис.29.19). При неизменных параметрах элементов фазосдвигающей цепи эквивалентная реактивность зависит от крутизны коллекторного тока транзистора Sи коэффициента, зависящего, в свою очередь, от угла нижней отсечки коллекторного тока. Из сказанного следует, что работа реактивного транзистора возможна в режиме класса А. Однако в этом случае необходимо, чтобы крутизнаSзависела от смещения транзистора, что, как правило, возможно в весьма ограниченной области изменения смещения. Гораздо большие возможности открываются при изменении угла отсечки коллекторного тока. КрутизнаSпри этом может быть постоянной. Поэтому режим с отсечкой коллекторного тока реактивного транзистора является более распространённым.

Из выражений для СЭКВиLЭКВследует, что эквивалентная ёмкость реактивного транзистора прямо пропорциональнаSи, произведение которых определяет среднюю крутизну коллекторного тока по первой гармонике, тогда как эквивалентная индуктивность реактивного транзистора оказывается обратно пропорциональной этим параметрам. Соответственно модуляционную характеристику можно сделать более линейной при использовании реактивного транзистора – ёмкости. Для случая реактивного транзистора – индуктивности линейную модуляционную характеристику можно получить в пределах более ограниченного участка измененияSСР.

Фазосдвигающая цепочка подключается параллельно контуру АГ и соответственно вносит в него дополнительное затухание, уменьшая Roeконтура. Чтобы уменьшить влияние фазосдвигающей цепочки на контур автогенератора, следует увеличивать величины сопротивленийZ1 иZ2.17Однако величины этих сопротивлений ограничиваются межэлектродными ёмкостями. Поэтому величины сопротивлений фазосдвигающей цепи должны быть раза в (2…3) меньше сопротивлений соответствующих межэлектродных ёмкостей. Для компенсации межэлектродной ёмкости может быть подключена параллельная индуктивность, образующая с нею колебательный контур, настроенный на среднюю частоту АГ.

Чтобы ослабить влияние пульсаций питающих напряжений на частоту АГ, а также увеличить девиацию частоты, используют параллельное включение двух реактивных транзисторов, один из которых эквивалентен ёмкости, а другой индуктивности. Модулирующий сигнал в этом случае подаётся на транзисторы в противофазе, что обусловливает изменение обеих эквивалентных реактивностей в одну сторону. Девиация частоты при этом определяется их суммарным воздействием. Пульсации питающих напряжений изменяют SСРу обоих реактивных транзисторов одинаково в одну сторону. Соответственно эквивалентная реактивность одного транзистора увеличивается, а другого – уменьшается, в итоге средняя частота АГ подвергается меньшему изменению при изменении постоянных напряжений питания.

Частотные модуляторы с использованием двух автогенераторов

(двухтактные частотные модуляторы)

Частотные модуляторы на основе одноконтурного АГ с управляемой реактивностью применяются, как правило, при относительно небольших девиациях частоты .

Для получения большей девиации частоты при малых нелинейных искажениях применяют двухтактные частотные модуляторы,18состоящие из двух отдельных ЧМ АГ и преобразователя частоты (ПрЧ). Автогенераторы работают на частотахf1иf2и модулируются в противофазе, так что, когда у одного АГ частота изменяется в сторону увеличения, то у другого АГ частота изменяется в сторону понижения, что достигается , например, противофазным включением варикапов (рис.29.20). Соответственно на выходах АГ имеем частоты:f1+ Δfиf2– Δf. На выходе преобразователя выделяется сигнал разностной частоты, например,

.

Как видим, девиация частоты результирующего колебания удваивается (в общем случае девиации частот АГ складываются). За счёт противофазной модуляции АГ продукты нелинейных искажений чётных порядков частично компенсируются.

Достоинства двухтактной схемы частотного модулятора: 1) если выбрать частотыf1иf2высокими, то уменьшается относительная девиация частоты в каждом АГ и вследствие этого происходит уменьшение искажений всех порядков; 2) вдвое снижается максимальная требуемая девиация частоты в каждом АГ, что также уменьшает искажения всех порядков; 3) благодаря применению двухтактной схемы значительно компенсируются искажения второго порядка.

В схеме рис.29.20 АГ1 и АГ2 работают на разных частотах, отличающихся на частоту fПЧ, и имеют различные параметры элементов контуров. Поэтому под действием одинаковых факторов (изменения температуры, питающих напряжений и др.) абсолютные уходы частот автогенераторов будут различны, и это прямо сказывается на отклонении средней частоты выходного ЧМ колебания. Для устранения этого недостатка применяется схема двухтактного частотного модулятора с двойным преобразованием частоты и кварцевой стабилизацией средней частоты. Схема такого модулятора представлена на рис.29.21.

Оба ЧМ АГ работают на одинаковой средней частоте f1. Соответственно все детали и параметры АГ совершенно идентичны, поэтому различия в отклонениях их частот будут значительно меньше, чем в предыдущем варианте (в идеале никакого различия в частотах и их изменениях под воздействием дестабилизирующих факторов не будет). Модулируются АГ в противофазе (двухтактный частотный модулятор). Принцип работы рассматриваемого частотного модулятора понятен из рис.29.21. Нестабильность частотыf1от первого АГ, введенная в первом смесителе, выводится нестабильностью частотыf1от второго АГ во втором смесителе. Средняя частота получаемых выходных колебаний в этом случае практически определяется частотой кварцевого АГf0. Девиация выходной частоты равна удвоенной девиации частоты одного ЧМ АГ.

studfiles.net

Автомобильный FM модулятор - назначение и использование

Еще совсем недавно водителя в дороге «развлекало» радио, а теперь – его любимые песни, записанные на компакт-диске или флэш накопителе. И вправду, прогресс не стоит на месте: в настоящий момент существует уже большое количество электронных устройств, которые, так или иначе, делают нашу жизнь приятнее. Сегодня вы узнаете, для чего нужен автомобильный FM модулятор, как им правильно пользоваться, а также их достоинства и недостатки.

Зачем нужен FM модулятор для авто

FM модулятором называют небольшое радиоэлектронное устройство, которое применяется для воспроизведения звуковых файлов, находящихся на специальном флэш накопителе. Однако модулятор не имеет в своей системе ни колонок, ни усилителя. Он является лишь передатчиком между автомобильным радио и флэш накопителем. Модуляторы зарекомендовали себя как самая дешевая альтернатива дорогой магнитоле, имеющий специальный разъем под USB или любой другой накопитель.

Принцип действия у этого устройства следующий. Оно подключается к бортовой сети автомобиля и настраивается под определенную волну, выбранную водителем. В это же время, радио, установленное в автомобиле, настраивается на ту же волну. Теперь флэш карта подключается к модулятору, и он преобразует воспроизведение аудио файлов в радиоволну на требуемой частоте. Радиоприемник автомобиля получает этот сигнал и музыка, находящаяся на карте, воспроизводится в колонках радиоприемника. Управление списком воспроизведения осуществляется при помощи клавиш, расположенных на самом передатчике.

Вот так мы получаем магнитолу, которая имеет возможность воспроизведения звуковых файлов с флэш карты. На самом деле, это очень удобно.

Советы по использованию ФМ модулятора

На первый взгляд, все кажется предельно простым: настрой радио и передатчик на нужную частоту и вставь флэш накопитель. Однако если не учесть некоторые нюансы, то вы будете не удовлетворены качеством звука.

  • Приготовьте мощную антенну. Чтобы качество передачи было действительно неплохим, необходимо обзавестись хорошей антенной и тщательно позаботиться о ее хорошей «массе» с кузовом.
  •  Используйте только те частоты, которые свободны от эфирных вещаний. Так, например, если взять частоту, на которой передает звуковые сигналы местное радио, то это создаст излишние помехи, что помешает нормальному воспроизведению музыки.
  • Не используйте слишком большие флэш карты. Большой объем памяти не всегда читается устройством. Это как раз тот случай, когда перед выбором устройства нужно выбрать для себя оптимальную память.

Достоинства и недостатки FM-передатчиков

Как и любое устройство, модулятор тоже имеет свои плюсы и минусы. Ниже мы постараемся их все перечислить.

Плюсы:

  • Относительная небольшая цена. Такой FM модулятор стоит в 2 раза дешевле магнитолы. Покупать модулятор экономически выгодно. Однако цена модулятора имеет прямую зависимость от его качества и дополнительного функционала. Ведь есть устройства со встроенными дисплеями.
  • Возможность чтения любого флэш накопителя. Современные модуляторы имеют разъемы под любую флэш карту, что делает их универсальными.

Минусы:

  • Все модуляторы изготавливаются под стандартное напряжение 12 Вольт. Это значит, что их применение на тяжелых дизельных автомобилях с напряжением 24Вольта будет невозможным, так как устройство может попросту сгореть.
  • Самым главным недостатком модуляторов являются помехи, которые есть всегда и везде, но в первую очередь, это касается высоковольтных проводов. Они вырабатывают достаточное магнитное поле, способное сбить с толку абсолютно любой FM передатчик.
  • Качество звука модулятора будет чуть хуже, чем у обычного радио, поэтому в погоне за лучшим звуком, целесообразнее иметь хорошую аудиосистему.

Конечно, сегодня FM-модулятор является устаревшим устройством, спрос на которое постепенно уходит в прошлое. Ведь сейчас уже есть специальные магнитолы, которые имеют разъемы под разные виды флэш карт и даже дисководы. Поэтому, исходя из плюсов и минусов FM-передатчика, вы сами сможете решить, нужен он вам или нет

vipwash.ru

Какой ФМ-модулятор лучше для авто? Отзывы владельцев

На многих отечественных и зарубежных автомобилях в штатном исполнении предлагается устаревшая на сегодняшний день аудиосистема с дисками. На цифровых носителях можно хранить гораздо больше информации без потери качества звука. Решить эту проблему реально при помощи ФМ-модулятора для авто, фото которого размещено ниже. Подобное устройство еще называется трансмиттером. Он представляет собой компактное приспособление, позволяющее преобразовать файлы с карт памяти и «флешек» в радиосигнал, воспроизводимый стандартным приемником. Питается аппарат от прикуривателя. Рассмотрим, какой ФМ-модулятор лучше для авто, отзывы о самых популярных моделях.

Общая информация

Огромную часть рассматриваемого сегмента на рынке занимают изготовители из Китая. На отечественных просторах большей популярностью пользуются российские и европейские аналоги. Поскольку конструкция прибора не является сверхсложной, встречаются модели никому не известных производителей. Как понять, какой ФМ-модулятор лучше для авто? Отзывы и ниже приведенный обзор помогут в этом разобраться. Изучим характеристики и особенности нескольких самых популярных брендов среди производителей трансмиттеров.

Принцип работы

Модулятор воспроизводит музыку с «флешки», трансформируя цифровой посыл в радиоволны с аудиосигналами. Затем магнитола ловит эту информацию. В результате звук слышится из колонок. При этом модель и тип аудиомагнитолы не играет практически никакой роли. Стоит отметить, что трансмиттерами также оснащаются современные вариации навигаторов. При выборе обращайте внимание на цифровой и буквенный код, который поможет разобраться в особенностях приспособления.

«Ролсен» (Rolsen)

Этот корейский производитель делает акцент на разработке новых модификаций с учетом последних технологических достижений. Компания нацелена на сближение с потребителем, поэтому активно развивает дилерскую сеть и сервисные центры.

Лучший ФМ-модулятор для авто по демократической цене – это Rolsen RFA-100. Наряду с низкой ценой он обладает широким функционалом. Среди плюсов:

  • Оснащение картридерным разъемом и USB-входом.
  • Присутствует эквалайзер.
  • В комплекте идет пульт дистанционного управления.
  • Воспроизведение МР3- и ВМА-файлов.
  • Проработанный дизайн.
  • Приемлемая цена.

Среди недостатков отмечаются следующие аспекты:

  • Зона действия передатчика не превышает 3,5 метра.
  • Не имеет устойчивости к перепадам напряжения в бортовой сети.
  • Корпус устройства подвержен царапинам.

Данная модель подойдет покупателям, которым нужна надежная и недорогая модель.

Neoline

Эта фирма создана в России (2006 год). Производственная база расположена в Китае. Компания специализируется на бытовой электронике и автомобильных аксессуарах. Приоритетом бренда является доступность выпускаемых изделий для потребителей с учетом их запросов.

Самый лучший ФМ-модулятор для авто от этой компании – Neoline Splash FM. Кроме оригинального дизайна он обладает следующими преимуществами:

  • Высокая мощность передающего устройства.
  • Эргономичный и не маркий корпус.
  • Большой цветной экран.
  • Удобное размещение контрольных клавиш.
  • Имеется программное обеспечение с дополнительными опциями.
  • Агрегация с бортовой сетью на 24 В.
  • Присутствуют разъемы аналогового и цифрового входа.

Минусы:

  • Относительно большие габариты, не дающие возможности установить прибор в некоторых автомобилях к прикуривателю.
  • Довольно высокая цена, по сравнению с идентичными аналогами.

Судя по откликам потребителей, данная модель ориентирована на пользователей, которые учитывают даже самые мельчайшие элементы салонного интерьера.

Марка Mystery

Эта американская компания создана несколько лет назад, но уже уверенно занимает лидирующие позиции на рынке. Специализация фирмы – выпуск автомобильной акустики и техники. В основе принципа работы бренда лежит постоянное развитие и максимальное удобство для потребителя. Существенный акцент делается на качестве звука. Какой ФМ-модулятор лучше для авто? Отзывы пользователей свидетельствуют, что у этой компании следует обратить внимание на модель Mystery MFM-25CU.

Преимущества трансмиттера:

  • Отличное качество воспроизведения звука.
  • Удобство размещения кнопок управления.
  • Широкий дисплей.
  • Дальность действия передатчика составляет 10 метров.
  • Продуманная навигация.

Недостатки прибора:

  • Внушительные габариты.
  • Корпусная часть подвержена царапинам и загрязнению.
  • Яркость монитора оставляет желать лучшего.

Данное устройство оптимально подойдет потребителям, которые особо придирчиво относятся к параметрам качества звука.

Defender

Этот бренд презентует себя в качестве международной марки. Основные производственные мощности размещены в России и Прибалтике. Первыми изделиями компании стали дисплеи класса ЭЛТ (90-е годы XX века). В ценовой линейке продукция конкурирует на равных с другими аналогами. Особое внимание изготовители уделяют защищенности товара от пыли и воды, а также максимальной функциональности.

На вопрос, какой ФМ-модулятор лучше для авто, отзывы потребителей свидетельствуют, что в этой линейке наиболее прогрессивным и доступным является вариант Defender RT-Feet.

Плюсы данного трансмиттера:

  • Электронный узел и гнездо для подсоединения к прикуривателю соединены между собой гибким металлическим рукавом, что позволяет быстро подсоединить агрегат и спрятать устройство под корпусом пепельницы.
  • Имеется дополнительный разъем USB.
  • Возможность агрегации с внешними источниками до 32 Гб.
  • Присутствует возможность вывода сигнала практически с любого устройства, воспроизводящего звук, а также подсоединение к магнитоле без радиосигнала.
  • Имеется защитный предохранитель от перепадов напряжения.
  • В наборе идет пульт управления и аудиокабель.
  • Клавиши удобны в управлении.

ФМ-модулятор для авто, инструкция к которому прилагается в каждом комплекте, имеет и свои недостатки. Среди них:

  • Металлический рукав соединения в некоторых машинах мешает переключению кнопок управления.
  • Высокая цена.
  • Экран с малым разрешением и недостаточной яркостью.

Особенностью данного трансмиттера является возможность монтажа практически в любую модель автомобиля.

Самый популярный хороший ФМ-модулятор для авто: отзывы

Как показывает статистика, на отечественном рынке чаще всего покупают трансмиттеры марки Ritmix FMT-A710. К преимуществам этой модели относятся такие параметры:

  • Доступная цена.
  • Удобное размещение и функционал клавишей управления.
  • Надежность и высокое качество сборки.
  • Хороший интерфейс.
  • Прочный корпус.
  • Устойчивость к бортовому питанию.
  • Мощность передатчика диапазоном до 10 метров.

Среди недостатков отмечаются следующие аспекты:

  • Наличие только USB-разъема и микрокарты типа SD.
  • Поддерживаются только форматы МР3.

Главное в данном образце – оптимальное сочетание цены и качества.

Прочие модификации

ФМ-модулятор с блютузом для авто в плане удобства – это модель Rolsen RFA-400. Плюсы модификации:

  • Комфортное размещение управляющих клавиш.
  • Имеется рукоятка вращательного типа для настроек и навигации.
  • Предусмотрена пара гнезд USB, что позволяет подсоединяться к аудиосистеме и одновременно заряжать мобильный телефон.
  • Наличие пульта дистанционного управления.
  • Быстрая синхронизация с принимающим оборудованием и удобный эквалайзер.

К недостаткам устройства относятся следующие:

  • Слабая яркость дисплея, на котором сложно рассмотреть сведения при ярком свете.
  • Высокая стоимость.
  • На удаленном расстоянии наблюдается нечеткая работа приспособления.

Как свидетельствуют отзывы потребителей, агрегат довольно комфортен в управлении и эксплуатации.

Критерии выбора

Автовладельцам не являющимися истинными меломанами, а просто желающими иметь качественное музыкальное сопровождение в дороге, рекомендуются практичные и недорогие модели брендов Rolsen и Ritmix. Данная продукция наиболее популярна на отечественном рынке.

Для любителей качественного звука и прочих ритмических нюансов, при наличии хорошей аудиосистемы, лучше купить трансмиттеры Mystery или Defender. Они отличаются широким функционалом и отличным воспроизведением звука.

ФМ-модулятор для авто, отзывы о котором рассмотрим ниже, не должен испортить интерьер машины. Если водителя особенно волнует этот аспект, специалисты советуют обратить внимание на марку Neoline. Конструкторы этой компании особое внимание уделяют именно дизайнерскому оформлению наряду с практичностью и надежностью.

В качестве универсального трансмиттера подойдет модификация типа Defender RT-Feet, которая ориентирована практически на все виды легковых автомобилей, работает от прикуривателя.

Мнения потребителей

Рассмотрим отклики владельцев трансмиттера марки «Супра». Уже сам факт создания такого устройства у многих потребителей вызывает восторг. Что касается нюансов, то среди плюсов отмечено следующее:

  • Возможность экономии на покупке магнитолы.
  • Прослушивание любимых треков, записанных на «флешку».
  • Оригинальный дизайн.
  • Простота в эксплуатации.

К минусам именно этого ФМ-модулятора с блютузом для авто пользователи отнесли такие аспекты:

  • Сомнительное качество звучания.
  • Возникновение помех от высоковольтных линий.
  • Аппарат подходит не для всех автомобилей.

В завершение

Автомобильный ФМ-модулятор является удобным и практичным устройством. Он позволяет прослушивать музыку через штатный приемник машины. При этом любимые шлягеры считываются с обычной карты памяти. На рынке представлено множество моделей, отличающихся дизайном, ценой и качеством звучания. Каждый автомобилист может подобрать себе вариант в соответствии с потребностями и финансовыми возможностями.

В связи с тем, что каждый год появляется масса новинок, при покупке уточняйте у продавца предназначение и возможности гаджета, а также сообщите, какой тип аудиосистемы установлен в вашей машине. Это позволит подобрать оптимальную модель автомобильного трансмиттера.

fb.ru

что это такое, как выбрать и настроить

У вас в машине установлен обычный FM-радиоприёмник, но иногда хочется послушать записи с флеш-карты? Для этого вовсе не обязательно покупать дорогую аудио систему, вполне достаточно будет установить небольшой прибор, называемый FM-трансмиттером. Давайте разберёмся, что такое FM-трансмиттер и какие функции он выполняет.

Что такое FM-трансмиттер

Как может выглядеть FM-трансмиттер.

Небольшой по размерам гаджет, который носит название FM-модулятора или FM-трансмиттера, необходим, чтобы быть связующим звеном между обычной флешкой с USB-разъёмом и FM-радиоприёмником. Обычно устройство используется в машинах, возраст которых перевалил за 10-15 лет, укомплектованные магнитолами старого образца. С подключением FM-трансмиттера появляется возможность воспроизводить с помощью магнитолы музыкальные композиции, записанные на USB-флешке и других цифровых носителях.

В современных FM-модуляторах предусмотрена возможность сопряжения с телефоном, ноутбуком для считывания аудиофайлов из их памяти без переноса на флеш-карту. Это устройство чрезвычайно облегчает жизнь владельцам старых машин и позволяет обходиться без замены автомагнитолы на новое цифровое аудиоустройство.

Как работает FM-трансмиттер?

Как выглядит подключенный FM-трансмиттер в машине

Типовой FM-трансмиттер оснащён разъёмом для автомобильного прикуривателя, от которого получает электропитание. Практически все модели оборудованы небольшим дисплеем, на котором отражается рабочая частота и другие параметры. В комплекте к некоторым моделям прилагается пульт ДУ, который позволяет управлять трансмиттером с заднего сиденья.

У всех современных устройств присутствует USB-разъём для подключения флеш-накопителя, и слот для микро-SD карты. Модуляторы, способные коммутироваться с телефоном или ноутбуком, делают это через стандартный шнур с аудиоразъёмом либо через bluetooth. Ещё один вариант подключения – при помощи соответствующих приложений для телефонов, которые можно скачать в магазине приложений.

Основным узлом FM-трансмиттер является электронный блок, считывающий информацию в цифровом формате и трансформирующий ее в аналоговый радиосигнал выбранной частоты. Считывание происходит непосредственно с подключенного носителя, либо вначале информация переписывается на внутреннюю память устройства, и уже оттуда поступают на модуляцию.

В зависимости от конструкции, сигнал поступает либо на маломощный радиопередатчик, транслирующий его на антенну FM-магнитолы, либо на проводной модулятор, передающий его на воспроизведение магнитолой по проводу. Длина несущей частоты должна быть отличной от частотных диапазонов радиостанций, иначе наложение принимаемых FM-приёмником сигналов будет ухудшать качество воспроизведения звука, а то и вообще сделает прослушивание музыки невозможным. 

Как выбрать FM-трансмиттер

Выбирая трансмиттер, легко запутаться в разнообразии моделей и функций, поэтому необходимо предварительно хотя бы немного ознакомиться с возможностями разных устройств. За основу классификации примем стоимостные сегменты, так как этот показатель практически всегда совпадает с функциональными возможностями FM-модуляторов.

Недорогие бюджетные FM-трансмиттеры

Наиболее простые модели обеспечивают, как правило, лишь одну функцию – возможность проигрывания на автомагнитоле аудиозаписей с USB-накопителя с небольшой ёмкостью памяти. Они оснащены минимумом управляющих кнопок и маленьким чёрно-белым дисплеем. Полноценное сканирование плейлиста чаще всего невозможно, проигрывание осуществляется в порядке записи в корневом каталоге. Собственной памятью такие устройства не обладают, качество воспроизведения среднее.

FM-трансмиттеры среднего ценового сегмента

Устройства обладают небольшой собственной памятью и цветным дисплеем, на котором могут отображаться фотографии либо другие графические изображения. Благодаря наличию памяти скорость обработки информации увеличена по сравнению с простейшими моделями, поэтому функционал позволяет формировать собственные плейлисты и обрабатывать файлы в нескольких разных форматах. Как правило, такие FM-модуляторы могут коммутировать со смартфонами и другими медиапроигрывателями с собственной памятью, для чего в комплекте предусмотрен шнур с аудиоразъёмом. Кроме того, в конструкции обычно предусмотрен слот для микро-SD карт памяти.

FM-трансмиттеры с bluetooth

Отсутствие шнура для подключения к смартфону обеспечивает удобство использования FM-трансмиттером. Помимо воспроизведения аудио, они служат для поддержания громкой связи, позволяющей разговаривать по телефону, не прерывая движение по дороге. Предусмотрены и другие функции – воспроизведение видео, пульт ДУ и др.

На что обращать внимание при выборе?

В зависимости от того, как будет эксплуатироваться FM-трансмиттер, можно выделить три пользовательских режима:

  • источник фонового звука – для тех, кто не слишком обращает внимание на проигрываемые мелодии, не любит самостоятельно формировать плейлисты, поэтому можно ограничиться самой простой и недорогой моделью;
  • аудио+ bluetooth – оптимальный режим для тех, кто ежедневно много времени проводит в дороге, часто вынужден отвечать на звонки, нуждается в качественной и удобной громкой связи;
  • максимум возможностей – вариант для тех, кто ценит качественное звучание либо испытывает потребность в воспроизведении видеофайлов.

Впрочем, технические возможности модуляторов постоянно возрастают, и не исключено, что новые модели будут обладать или уже обладают ещё более расширенным функционалом.

Как настроить FM-трансмиттер

Нередко при попытках настройки FM-трансмиттера максимум, что удаётся сделать – получить звук, сопровождаемый шипением радиопомех. Для многих водителей непонятно, как это может происходить, ведь магнитола и трансмиттер находятся рядом, буквально на расстоянии полуметра друг от друга, и уровень радиосигнала должен обеспечивать идеальный приём. Однако они забывают, что приём сигнала осуществляет не сама магнитола, а её антенна, которая обычно вынесена за пределы салона, находится в задней части корпуса, к тому же металл кузова поглощает значительную часть радиосигнала. Нельзя забывать и о помехах, наводимых электрическими проводами, протянутыми по улицам. Напротив, для активной антенны на лобовом стекле сигнал FM-трансмиттера может оказаться чересчур сильным, и устройство буквально захлёбывается, пропуская мощный сигнал через свой широкополосный усилитель входа.

Если после всех ваших усилий по настройке трансмиттера шипение никак не удаётся убрать:

  • поищите другую частоту передачи и приёма – возможно, та частота, которая была выбрана вами вначале, забивается помехами от какой-то FM-станции;
  • переместите антенну магнитолы ближе к трансмиттеру;
  • если вы используете активную антенну, попробуйте отвести её дальше от трансмиттера;
  • вообще отключите наружную антенну, если не планируете в ближайшее время слушать радио.

Видео на тему

Похожие статьи

avtonov.com

Модулятор - это... Что такое Модулятор?

Высокочастотный модулятор

Модуля́тор (лат. modulator — соблюдающий ритм) — устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала. Этот процесс называют модуляцией, а передаваемый сигнал модулирующим.[1]

Виды модуляторов

Схема кольцевого модулятора

По виду управляемых параметров модуляторы делятся на амплитудные, частотные, фазовые, квадратурные, однополосные и т.д. Если несущими являются импульсные сигналы, то их модулируют с помощью амплитудно-импульсных, частотно-импульсных, время-импульсных и широтно-импульсных модуляторов. Качество работы модуляторов определяется линейностью его модуляционных характеристик.

Применение

Демонстрация наложения низких частот на несущий (высокочастотный) сигнал. Амплитудная (AM) и частотная (FM) модуляции.

Модулятор является одной из составных частей передающих устройств радиосвязи, радио- и телевещания. Здесь несущими являются высокочастотные гармонические колебания, а модулирующими — колебания звуковой частоты и видеосигналы. Также применяют в радиолокации, системах кодово-импульсной связи, телеуправления и телеметрии. Модуляторы, преобразующие постоянные напряжения в переменные, применяются в усилителях постоянного тока и нуль-органах, работающих по принципу модуляции — демодуляции, для устранения дрейфа нуля и повышения чувствительности аналоговых вычислительных устройств. Устройство, работающее по принципу модулятор-демодулятор, называется модем.

См. также

Примечания

  1. ↑ Словарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989. — С. 382, 383. — 751 с. — (С48). — 50 000 экз. — ISBN 5-88500-008-5

Ссылки

dic.academic.ru

Лабораторная работа №2 исследование модуляторов и демодуляторов систем автоматического управления

Цель работы: изучение принципов работы, теоретическое и экспериментальное исследование статистических и динамических характеристик модуляторов и демодуляторов автоматических систем.

I. Методические указания

В автоматических системах широко используется преобразование управляющих сигналов. Наиболее часто осуществляется преобразование сигнала постоянного тока в переменный, модулированный сигнал, а также - обратное преобразование модулированного сигнала в сигнал постоянного тока. Эти преобразования выполняют модуляторы и демодуляторы.

При модуляции информация о величине сигнала постоянного тока заключена в амплитуде, а информация о знаке - в фазе модулированного сигнала. В процессе демодуляции происходит обратное преобразование: амплитуда входного сигнала определяет величину, а фаза - знак выходного сигнала постоянного тока. В качестве несущей частоты чаще всего используются частоты 50, 400, 500 и 1000 Гц.

Модуляторы

Модуляторы называются пассивными, если выходной сигнал образуется за счет мощности входного сигнала, и активными, если мощность выходного сигнала определяется мощностью источников питания. Примером активного модулятора является магнитный усилитель. Пассивный модулятор исследуется в данной лабораторной работе.

По своему схемному решению модуляторы весьма разнообразны [3]. В технике наиболее широкое применение находят модуляторы на полупроводниковых диодах и транзисторах, обладающие малой массой, габаритами и высокой надежностью в работе, а также широкими возможностями микроминиатюризации и унификации.

Недостатками транзисторных модуляторов являются температурная зависимость параметров транзистора, приводящая к дрейфу нуля модулятора, а также наличие выбросов напряжения на транзисторе, обусловленных процессами, возникающими при их переключении [3].

На практике применяются только модуляторы, в которых транзисторы работают в ключевом режиме. Входное (преобразуемое) напряжение всегда подключается к переходу эмиттер-коллектор транзистора. Опорное напряжение подключается между эмиттером и базой (нормальное включение), либо между базой и коллектором (инверсное включение) транзистора.

Общий принцип построения транзисторных модуляторов заключается в том, что ключ (переход эмиттер-коллектор) замыкается или размыкается в зависимости от знака опорного напряжения. Величина и направление тока, протекающего через ключ, определяются входным сигналом, нагрузкой и параметрами модулятора. Входное напряжение должно иметь малую величину по сравнению c опорным напряжением для того, чтобы ключ срабатывал только от опорного напряжения.

На рис. I изображены принципиальная и эквивалентная схемы, а также временные диаграммы двухполупериодного модулятора с компенсированными ключами и с трансформаторным выходом. Транзисторные ключи, образованные парами последовательно и встречно включенных транзисторов V1, V2 и V3, V4, управляются опорным напряжением, снимаемым с обмоток трансформатора Т1.

Рис.1. Двухполупериодный модулятор на транзисторах

Пусть опорное напряжение в течение полупериода I имеет полярность, указанную на рис. 1а знаками, не заключёнными в скобки, а входное напряжение положительно. Тогда транзисторы V1 и V2 - закрыты, а V3 и V4 - открыты. В замкнутом контуре, образованном нижней обмоткой трансформатора Т1, резистором R2 и параллельно включенными переходами эмиттер-база транзисторов V3 и V4 протекает ток , обозначенный на рис.1а простой стрелкой. Величина тока в течение всего полупериода I постоянна (см. рис.1,в). В замкнутом контуре, образованном источником входного сигнала , последовательно и встречно включенными переходами эмиттер-коллектор транзисторов протекает ток нагрузки . Если для амплитудных значений выполняется условие

(1)

то входной сигнал не влияет на характер переключения транзисторов V3 в V4, и работа обоих замкнутых контуров может рассматриваться независимо друг от друга. Величина тока нагрузки

, (2)

где - величина входного сигнала, - дополнительное сопротивление, представляющее собой сумму сопротивлений открытых транзисторов и активных сопротивлений первичной и вторичной обмоток трансформатора Т2, R1h - пересчитанное на вход трансформатора Т2 сопротивление нагрузки. Из (2) следует, что величина и знак тока нагрузки определяются входным сигналом и поcтоянны в течение всего первого полупериода.

Ток нагрузки создает на нижней половине обмотки трансформатора Т2 напряжение, полярность которого обозначена значками, не заключенными в скобки. С началом полупериода II опорного напряжения транзисторы V3 и V4 закрываются (), а транзисторыV1 и V2 – открываются. В цепях транзисторов протекают процессы, аналогичные рассмотренным выше для транзисторов V3 и V4.

Для полупериода II знаки, определяющие полярности опорного напряжения и тока нагрузки, заключены в скобки, а направления соответствующих им токов указаны стрелками с оперением. На временной диаграмме ток нагрузки отрицателен. Таким образом, ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора Т2, имеет прямоугольную форму.

Полезным сигналом модулятора является первая гармоника выходного напряжения. При изменении полярности входного сигнала меняется фаза выходного напряжения (см. рис.1в). Конденсатор С совместно с индуктивностью обмотки трансформатора Т2 образует контур, предназначенный для выделения первой гармоники опорного напряжения. Трансформатор T2 выполняет также роль элемента согласования источника сигнала с нагрузкой.

На рис. 1б представлена упрощённая эквивалентная схема модулятора для полупериода I. Замкнутый ключ К1 заменяет открытые транзисторы V1 и V2.

Максимальное значение прямоугольного выходного напряжения

Определим коэффициент преобразования модулятора как отношение амплитудного или эффективного значений первой гармоники выходного сигнала к величине входного напряжения.

(3)

(4)

На практике чаще применяется схема с инверсным включением транзисторов. Она отличается от рассмотренной нами схемы только тем, что во всех четырех транзисторах необходимо поменять местами включение коллектора и эмиттера, т.е. подключить опорное напряжение к переходу коллектор-база. Как следует из рассмотрения принципа работы, характер временных диаграмм при таком включении не изменится, если выполняется весьма важное условие (I).

Демодуляторы.

Демодуляторы, так же как и модуляторы называются активными, если их выходной сигнал образуется за счёт мощности источника питания и пассивными, если он образуется за счет мощности входного сигнала.

Требования, предъявляемые к демодуляторам, аналогичны тем, которые предъявляются к модуляторам [1].

Все упомянутые схемы модуляторов могут использоваться в качестве демодуляторов, если их вход и выход поменять местами. В качестве примера рассмотрим широко распространенную схему пассивного кольцевого демодулятора. Принципиальная схема демодулятора с предварительным усилением напряжения сигнала переменного тока изображена на рис. 2а. Усилитель предназначен для усиления входного сигнала по мощности, согласования источника модулированного сигнала с сопротивлением нагрузки и для ограничения входного напряжения. Ограничение осуществляется диодами V1 - V4, включёнными в цепь база-эмиттер транзистора V5. Усиленный входной сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора Т1, вторичная обмотка которого подключена к схеме из четырех диодов, включенных по кольцу, и к сопротивлению нагрузки.

Принцип работы демодулятора заключается в том, что входной сигнал подключается к нагрузочному сопротивлению с частотой опорного напряжения. Причём подключение осуществляется так, что выходной сигнал имеет постоянную полярность, определяемую фазой, и величину, определяемую амплитудой входного сигнала. Переключение осуществляется диодами, управляемыми опорным напряжением. Так же и в модуляторах, здесь используется ключевой режим, при котором сопротивление диодов изменяется от нескольких мегОм до нескольких Ом.

Ключевой режим диодов обеспечивается выбором амплитуды напряжения на вторичной обмотке трансформатора T2. Для нормальной работы демодулятора необходимо обеспечить условия, при которых входное напряжение (см. рис. 2а) и ток нагрузки не влияли бы на режим работы диодов:

В рассмотренной схеме для ограничения напряжения на входе предварительного усиления включен диодный ограничитель напряжения.

Рис.2 Принципиальная схема пассивного кольцевого демодулятора

Коммутирующее напряжение в полупериоде I отпирает диоды V6, V8 и запирает диоды V7 и V9. При отпирании диодов по ним протекает коммутирующий (опорный) ток, величина которого ограничивается резистором R6. Эквивалентная схема демодулятора для полупериода I показана на рис. 2б. В контуре, образованной вторичной обмоткой трансформатора Т2, диодами V6, V8 и сопротивлением R6, протекает ток ; в контуре, образованном верхней половиной вторичной обмотки трансформатора Т1, нагрузкой Rн и элементами рассмотренного выше контура, протекает ток нагрузки . В полупериод II диоды V7 и V9 открыты, закрыты диоды V6 и V8. Но при этом меняется на противоположную и полярность напряжения , снимаемого со вторичной обмотки трансформатора Т1 . Эквивалентная схема демодулятора в этом случае изображена на рис.2в, работа схемы аналогична рассмотренной для полупериода I . Полярность сигнала на нагрузочном сопротивлении Rн совпадает с полярностью сигнала в течение полупериода I. Напряжение на нагрузочном сопротивлении будет пульсирующим.

Рассмотренная схема может работать как фазовый детектор, так как полярность и величина напряжения на нагрузочном сопротивлении зависят от сдвига фаз φ между сигналом и опорным напряжением.

,

Где - коэффициент усиления по напряжению предварительного усилителя– ограничительное сопротивление.

Для демодулятора или, и его коэффициент передачи

(5)

Если напряжение входного сигнала задано величиной его эффективного значения, то

(6)

Входное сопротивление демодулятора

,

Где - коэффициент передачи трансформатора Т1.

Выходное сопротивление:

При определении выходного и входного сопротивлений активными и индуктивными сопротивлениями обмоток трансформаторов пренебрегаем, ввиду их малости. Прямое сопротивление диодов считаем равным нулю, а обратное - бесконечно большим.

Динамические характеристики модуляторов и демодуляторов.

Рассмотрим цепь преобразования сигнала, состоящую из модулятора, усилителя, демодулятора и фильтра нижних частот. Свойства цепи в динамике можно описать, используя частотные или временные характеристики.

Пусть на вход поступает гармоническое напряжение частоты .Преобразование входного напряжения в ток нагрузки нелинейно (см. рис. 1в). В данном случав прямоугольные импульсы нагрузки будут промодулированы по амплитуде входным сигналом.

Контур, образованный трансформатором Т2 и конденсатором С, выделяет из полученного сигнала составляющие спектра, близкие к несущей частоте .В данном случае мы имеем дело с так называемым модулированным сигналом. Полезная информация заключена в его огибающей, поэтому для описания динамических свойств контура целесообразно использовать его эквивалентную частотную передаточную функцию по огибающей [2]. Если частота настройки контура совпадает с несущей частотой , то эквивалентнаячастотная передаточная функция по огибающей определяется из частотной передаточной функции контура [2]:

;(7)

Итак, при выполнении перечисленных выше условий (сравнительно малое входное напряжение, сравнительно малая величина ,точная настройка контура) модулятор можно считать линейным динамическим звеном с эквивалентной частотной функцией по огибающей, определяемой выражением (7). В первом приближении это апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Тк.

Усилитель входного сигнала демодулятора является резонансным. Его частотная передаточная характеристика совпадает по форме с характеристикой рассмотренного выше контура и отличается лишь величиной постоянной времени Ту

Демодулятор выполняет нелинейное преобразование напряжения переменного тока в импульсы тока нагрузки. Полезная информация заключена в огибающей этих импульсов. Для выделения огибающей используется фильтр нижних частот в виде интегрирующей RC-цепочки. Если входное напряжение демодулятора меньше номинального значения (условие линейности статической характеристики), то демодулятор с фильтром являются апериодическим звеном первого порядка, постоянная времени которого

(8)

В (8) полагаем, что .

К выбору величины постоянной времени фильтра предъявляется противоречивые требования. С одной стороны увеличение постоянной времени улучшает фильтрацию несущей частоты , а с другой стороны - уменьшает коэффициент передачи демодулятора на частоте огибающей . При заданной величине Тф граничная частота огибающей, определенная по уровню 0,707 нормированной частотной характеристики, равна

, или (9)

Обычно Тф>>Ту≈Тк, то есть влиянием постоянных времени Ту и Тк можно пренебречь. Тогда цепь преобразования сигнала, состоящая из модулятора, усилителя и сглаживающего фильтра при работе на линейном участке статической характеристики по своим динамическим характеристикам эквивалентна апериодическому звену первого порядка с постоянной времени Тф.

В процессе экспериментального исследования величина постоянной времени Тф может быть определена по частотной характеристике цепи преобразования (9) либо по переходной характеристике это цепи из условия

(10)

где - время переходного процесса.

studfiles.net