Automatyczna Regulacja Wzmocnienia

[SP9FKP]

Oczywiście, dla zainteresowanych załączyłem plik symulatora. Warunki symulacji z oryginału.

[SP2FP]

szukając rozwiązań sterowania wzmocnieniem poprzez napięcie stałe znalazłem taki artykuł
Na uwagę zasługuje opis z dwoma tranzystorami polowymi charakteryzujący się bardzo dobrymi parametrami - przynajmniej teoretycznie

[SQ5KVS]

Witam
Do projektu transcievera Fuku(ś) będę próbował wdrożyć układ bardzo podobny do tego który Paweł zamieścił powyżej (znalazłem go gdzieś sam a teraz patrzę że jest tu podrzucony). Zrobiłem nieco symulacji (na razie).

Zalet jest kilka, przede wszystkim:
- W porównaniu z regulacją gdzie JFET jest w gałęzi sprzężenia zwrotnego op-ampa (np . Husarek), ten układ pozawala na bardzo duże amplitudy wejściowe, w bardzo szerokim zakresie wzmocnienia
- W symulacjach (na razie tylko) można uzyskać rozpiętość regulacji 90dB - ale to tylko teoria, nie da się tak zrównoważyć mostka (ale 70dB myślę że spokojnie).
- Można tak dobrać punkty polaryzacji JFETów że przy dużym wzmocnieniu (a więc słabe sygnały) mamy nieco mniejsze pasmo, niż przy małym wzmocnieniu (w zasadzie tłumieniu) . Czyli jednocześnie też przy dużym wzmocnieniu zawężamy nieco pasmo, mniejsze szumy
- Po podpolaryzowaniu można nawet użyć tranzystorów bipolarnych (np. 2n2222) i też nie ma dużych zniekształceń (choć są większe niż przy JFET oczywiście).
- Nie ma kondensatora celem lienearyzacji (dren - bramka) więc reakcja na AGC jest prawie natychmiastowa!

Pozdrawiam
SQ5KVS

[SP9FKP]

To ja o wadach. W odróżnieniu od wzmacniacza o regulowanym wzmocnieniu, układ ten jest tłumikiem o regulowanym tłumieniu, takim elektronicznym potencjometrem. Oznacza to, że jeśli postawimy go na wejściu to trzeba całe wzmocnienie dać za nim a więc szum generowany za regulatorem będzie stały, niezależnie od nastawy. Jeśli postawimy go na końcu, trudno będzie uzyskać wymagane wzmocnienie w pętli regulacji, chyba że zastosujemy regulację "do przódu" ale to jest trudne ze względu na nieznaną charakterystykę regulatora. Faktem jest, że wykorzystanie CMRR daje szerszy zakres regulacji ale ten sam efekt można uzyskać w klasycznym układzie ze wzmacniaczem podając małą część sygnału na wejście nieodwracające.
Kondensator nadal obecny jest w układzie i nie ma tu żadnej przewagi.

[SQ5KVS]

Witam
Tak, a nawet nie do końca
Jeśli na wejście możemy dać sygnał o dużej amplitudzie, to można dać też przed tym regulatorem wzmocnienie, i taki jest plan, rzędu 20-30dB.
Z szumami, zgodzę się, ale - patrz wyżej - wzmacniacz przed regulatorem podniesie stosunek sygnału do szumu.
W moim układzie powinno być tak: Część RF ( ~+10-15dB całkowite) +20dB (AF preamp) + regulator (-40..+30 dB) + drugi preamp + Wzmacniacz (40dB typowo).
Dla największego wzmocnienia będzie ok 120dB, czyli 1uV na wejściu da 1V na wyjściu.
Dla najmniejszego wzmocnienia będzie ok. 50dB czyli 3mV na wejściu dadzą 1V na wyjściu (3mV na wejściu to ~ S9+35dB). A jest jeszcze regulator siły głosu

Dziś rano (przed śniadaniem zmontowałem na płytce stykowej taki układ jak poniżej:


Zmierzyłem regulację (w zakresie tego co mój osc. może zmierzyć, poniżej 5mVpp to już szumy, mimo włączonego LPF):


Napięcie liczone od połowy zasilania (ok) czyli 5.36V w dół, czyli daję na bramkę J1 coraz mniejsze napięcie rozrównoważając mostek. Wykres jest prawie liniowy.
W całym zakresie regulacji nie było widać żadnych zniekształceń sinusa (fft nie włączałem)
Zrobiłem też próbę z sygnałem we. 1Vp-p i ponownie, nie widziałem zniekształceń (aż było blisko z amplitudą wyjściową do zasilania).
Z symulacji wynika mi że zmocnienie rośnie (spada) ok 10x gdy napięcie regulujące wzrośnie (spadnie) 10x, jest to dość dobrze zachowane przez kilka rzędów wielkości.
Poniżej symulacja odpowiedzi na sygnał sterujący narastający (1mS) i opadający.



Kondensator: Piotr, chyba nie ten kondensator mamy na myśli. Ja mam na myśli np. C17 przy Q1 na tym schemacie http://sp-hm.pl/attachment.php?aid=6867.
Ten kondensator w przypadku nagłych zmian, musi się po prostu naładować.

[SP9FKP]

(21-12-2015 18:24)SQ5KVS napisał(a):  Witam
Do projektu transcievera Fuku(ś) będę próbował wdrożyć układ bardzo podobny do tego który Paweł zamieścił powyżej

Nieuważnie przeczyłem ten fragment, stąd moje uwagi, które odnoszą się do schematu z rys.3 załącznika SP2FP. Twój układ rzeczywiście jest tylko podobny do oryginału. Pozbawienie FET-ów linearyzacji wydaje się ryzykowane, choć w węźle ujemnego wejścia napięcie jest zdecydowanie mniejsze niż na rezystorze sprzężenia zwrotnego. Trzeba to sprawdzić doświadczalnie.
W przypadku gdy wzmocnienie zmienia się w zakresie dodatnich i ujemnych wartości, krytyczny jest dobór wzmacniacza pod kątem jego bezwzględnej stabilności. Topologia ma tu decydujące znaczenie i symulacje nie zawsze odpowiadają rzeczywistości.

[SQ5KVS]

Piotr, sprawdziłem to, nie widzę problemów ze stabilnością, a i linerayzacji - przynajmniej w tym zakresie który badałem - a jest dość spory - nie widzę potrzeby.
Dobrze robi gdy bramkę obu fetów odniesie się nie do połowy zasilania (ogólnie - do źródeł JFETów) tylko do napięcia ok -1V, wtedy zniekształcenia są mniejsze, można wędrować z napięciem na jednym z fetów "w górę" a nie w dół.

Natomiast wczoraj zbadałem ten układ pod kątem szumów i jestem zaniepokojony. W przypadku gdy wzmocnienie jest minimalne, dość mocno szumi, i nie wiem czy to nie szumią tranzystory (po zamianie ich np. na rezystory jest sporo ciszej). Gdy wzmocnienie rośnie, szumy mocno maleją. Jest to o tyle dziwne że w momencie zrównoważenia w takim układzie jak wyżej (bramki spięte ze źródłem) tranzystory mają opór kanału kilkuset omów.
Muszę zbadać czy - są to szumy tranzystorów czy - być może sam wzmacniacz tak szumi, w momencie zrównoważenia mostka. Albo jednak się podwzbudza na jakiejś częstotliwości (ale na osc. nie widziałem żadnych złych rzeczy. Choć jak zaznaczyłem - robiłem to przed śniadaniem )
Może jacyś fachowcy którzy mają lepiej ogarnięte zagadnienia szumowe się wypowiedzą?

(PS Sprawdziłem też układ "tradycyjny" z JFETem w gałęzi sprzężenia, szumi prawie wcale ale już przy Uwe 30mV p-p są zniekształcenia)

Pozdrawiam
SQ5KVS

[SP9FKP]

Obyś miał rację. Sęk w tym, że punkt niestabilnej pracy wzmacniacza też jest niestabilny i trudno go uchwycić. U mnie objawiało się to charakterystycznym "puknięciem" w trakcie narastania zbocza przy dużym skoku sygnału. Potrzebne było spełnienie kilku warunków (siła, częstotliwość, szybkość narastania sygnału) aby to zjawisko zaszło i powiem, że poległem bowiem żadne proste środki nie były w stanie tego wyeliminować.

[SP2FP]

Prawdopodobnie puknięcie było spowodowane zmianą DC - jakimś skokiem. Jeśli chodzi o zniekształcenia przy fecie w sprzężeniu zwrotnym to ja uzyskiwałem najmniejsze zniekształcenia stosując kondensator do bramki w połowie wartości rezystancji stałej sprzężenia . np dla 20 kom dawałem 2 x 10k i ze środka 100 nano do bramki . Samą bramkę zasilałem przez 100 k szeregowo . Niestety nie uzyska się w ten sposób bardzo szybkiej regulacji . Zawsze można zastosować dwa układy . Reg w sprzężeniu na wejściu - wolniejsza z własnym pomiarem-mniejsze szumy i dalej opisywana powyżej .

[SP9FKP]

Masz rację, nakładały się tu dwie sprawy, potencjalna niestabilność i przenikanie napięcia pętli regulacji do toru wzmocnienia. W układach VCA za te sprawy odpowiadają bardzo rozbudowane obwody a rozwiązania są chronione patentami. Coś za coś...