Лекция: ДВОТАКТНА СХЕМА

Якщо дві однотактні схеми відповідним чином з'єднати разом, то вийде схема, зображена на мал.2.5. Як і в попередньому випадку, сутність роботи схеми не зміниться, якщо як вихідний опір прийняти спадання напруги на нелінійних елементах. В обох випадках можлива подача електричних коливань частоти Ω на трансформатор Тр1, а частоти ω – на трансформатор Тр2, і навпаки.

Нехай u подається на середні крапки трансформаторів Тр1 і Тр3. Якщо схема зовсім симетрична (при однакових характеристиках обох нелінійних елементів), то на її виході струму з частотою не буде; напруга електричних коливань з частотою? лише керує опором нелінійних елементів.

Якщо амплітуда напруги u досить велика, то вона буде одночасно чи закривати відкривати обох нелінійних елементів, причому напруга перетвореного сигналу не зможе змінити їхнього режиму роботи. Нелінійні елементи працюють у режимі лінійно — ламаної характеристики. Унаслідок цього струм сигналу буде виникати на виході схеми тільки в ті моменти часу, коли обоє нелінійних елемента відкриті. Коли вони закриті, струму сигналу на виході немає. Якщо напруга u не цілком закриває нелінійні елементи, то струм сигналу на виході зовсім припинитися не зможе; він буде лише різко чи збільшуватися зменшуватися. Форма кривої струму на виході схеми для цього випадку зображена на мал.2.6а. Її можна представити як суму двох кривих: низькочастотної складовий (мал.2.6б) і складної кривої деякого ВЧ коливання (мал.2.6в). Це високочастотне коливання нагадує собою криву биттів (мал.2.6г), що є сумою двох синусоїдальних складових, що відрізняються один від одного по частоті на величину частоти биття (в даному випадку на 2 Ω).

З зіставлення обох кривих можна зробити висновок, що струм на виході схеми (див. мал.2.6в) являє собою в основному суму електричних коливань двох частот. Ці дві частоти є двома бічними частотами ( + ) і ( — ). Ламаний характер кривої вказує на те, що на виході схеми існують і інші ВЧ складові. Ці висновки можна підтвердити аналітично.

З метою спрощення, як і раніш, зневажаємо вищими ступенями у вираженні (1), тобто вважаємо, що струм залежить від напруги, підведеного нелінійному елементу наступним чином: i = au + bu2 (квадратична характеристика).

Рис.2.6

Напруга uω подається на обидва нелінійних елемента синфазно, тоді як напруга uΩ, як це відомо зі схеми, приведеної на рис.2.5, подається на обидва нелінійних елемента у протилежних фазах. Звідси можна зробити висновок, що сумарні напруги на обох нелінійних елементах можуть бути представлені виходячи з наступних умов: якщо на першому елементі буде напруга виду

Ill =UΩ cosΩt + Uωcosωt, (5)

то на другому (у цей же момент часу) одержимо

U2 = — -г COSΩt + UωCOSωt. (6)

Струм в трансформаторі ТрЗ (а також в трансформаторі Трl) має вид:

i3 = aUΩCosΩt + bUΩUωcos (ω + Ω)t + bUΩUωcos (ω — Ω)t. (7)

Отримані вираження підтверджують правильність зроблених раніше припущень. Спектр, що з'являється на виході розглянутої схеми, з урахуванням дійсних характеристик нелінійних елементів можна представити у виді спектрограми (мал.2.7).

У даному випадку спектр містить значно менша кількість гармонік, чим спектр однотактної схеми. У ньому, зокрема, відсутні парні гармоніки електричних коливань. Виділення необхідної бічної частоти полегшується завдяки відсутністю несучої.

Рис.2.7

Тому що в спектрах бічних смуг немає парних гармонік, викликувані ними перекручування сигналу, що сильно позначаються при однотактної схемі, також відсутні. У спектрі, що з'являється на трансформаторі Тр2, немає частоти сигналу, що дозволяє здійснювати живлення декількох перетворювачів від загального генератора несучої частоти. Ці позитивні якості дозволяють вважати дану схему значно кращої в порівнянні з попередньої. Подібну схему двотактного балансового модулятора можна застосувати в системі без несучої частоти.