Опубликовано в журнале "Схемотехника" №11/2002
© А.И.Шихатов 2002
Пороговый детектор с управляемым порогом срабатывания
В системах АРУ нередко возникает необходимость управлять порогом срабатывания. Для этого изменяют запирающее напряжение на выпрямителе АРУ (напряжение "задержки") или пороговое смещение на регулирующем элементе или управляющем усилителе АРУ. Однако эти решения не лишены недостатков. Автор предлагает новый интересный вариант управления порогом.
Изменение запирающего напряжения при однополярном питании не всегда удобно. Если в качестве регулирующего элемента использован биполярный транзистор, регулировка порога срабатывания за счет изменения порогового смещения нелинейная. Нелинейность регулировочной характеристики особенно заметна при небольших напряжениях, характерных для звукового тракта (десятки-сотни милливольт). Температурная стабильность невелика, что ограничивает область применения таких устройств.
Указанные недостатки минимизированы в предлагаемой схеме АРУ с обратным регулированием (рис.1). Данное устройство может найти применение в компрессорах, динамических фильтрах, следящих ограничителях импульсных помех и других устройствах обработки звукового сигнала.
Для управления порогом срабатывания АРУ используется переменное напряжение. Выпрямитель сигнала управления выполнен на элементах VT1, R1, C1. Выпрямленное и сглаженное напряжение является напряжением смещения для порогового элемента сигнала АРУ - транзистора VT2. Конденсатор C4 - фильтр АРУ. Источник напряжения смещения Uсм определяет зону линейной работы устройства. Временные характеристики зависят от постоянных времени цепей R1,C1 и R4,C4.
Регулировочная характеристика цепи АРУ при использовании обратного регулирования может быть нелинейной, управление же порогом срабатывания прямое, и, следовательно, регулировочная характеристика линейна. В данной конструкции для компенсации нелинейности входных характеристик транзисторов VT1 и VT2 переходы база-эмиттер включены по постоянному току параллельно. Это одновременно обеспечивает термостабильность устройства.
На рис. 2 приведена регулировочная характеристика устройства по управляющему входу. На графике указаны амплитудные значения напряжений, порог срабатывания определялся по напряжению 5 В на коллекторе VT2. Регулировочная характеристика при управляющем напряжении более 150 мВ практически линейна и описывается выражением:
Uпор = Uупр + const
При работе без смещения линейный участок характеристики простирается до 500…550 мВ. При использовании источника смещения напряжением 2 В зона линейной работы расширяется почти до 2,5 В. Это позволяет управлять положением загиба характеристики в соответствии с поставленной задачей. Необходимо учитывать, что минимальное выходное напряжение в этом случае определяется напряжением смещения.
Uвых. Min = Uсм + 0,4 В
В качестве источника напряжения смещения можно использовать светодиод или 1…4 кремниевых диода, включенных в проводящем направлении. Ток через источник смещения должен быть не менее 5 мА. Этот ток задается отдельным резистором сопротивлением 0,5…1 кОм, включенным между эмиттером VT2 и положительным выводом источника питания.
Уменьшение сопротивления резистора R1 до 20…30 кОм улучшает линейность характеристики в области малых управляющих напряжений и уменьшает Uгр cо 160 до 70…80 мВ, при этом линейная часть графика смещается вниз на 30…40 мВ.
