Автоматичне регулювання посилення (АРУ) - найдавніша з усіх автоматичних регулювань в БРТА. Вона з'явилася одночасно з винаходом супергетеродинного методу прийому і застосовувалася вже в перших промислових приймачах цього типу. Правда, на перших порах вона називалася трохи інакше - автоматичне регулювання гучності (АРГ), що цілком відображало споживчу сутність цієї системи.
Справа в тому, що величини сигналів, наведених у приймальні антени від різних передавальних станцій, можуть відрізнятися один від одного в тисячі і десятки тисяч разів. І теоретично при відсутності системи АРГ в стільки ж разів повинен змінюватися і рівень гучності на виході приймача. Насправді це, звичайно ж, неможливо; якщо при прийомі сигналу малопотужної віддаленої станції з напруженістю поля в точці прийому в 10 мкв радіопередача все ж чути, хоч і тихо, то при прийомі потужної місцевої станції, що створює напруженість поля, скажімо, в 1 мВ, низькочастотний сигнал на виході приймача повинен зрости в 100 раз (це по напрузі!) або в 10 000, раз (.) за потужністю.
Природно, цього не відбувається, а про виходить інше: сигнал потужної місцевої станції приймається таким приймачів з абсолютно неприпустимими нелінійними спотвореннями.
До появи систем АРГ з цим боролися за допомогою ручного регулятора гучності, користуватися яким наводилося безперервно при перебудові з однієї станції на іншу.
Ідея автоматичного регулювання полягала в тому, щоб доручити самому приймачу визначати рівень сигналу і відповідно до цього або зменшувати, або збільшувати чутливість приймача. А оскільки чутливість будь-якого приймача, як відомо, безпосередньо залежить від загального коефіцієнта посилення всього тракту, то система АРГ повинна була перетворитися в систему АРУ, тобто систему, автоматично регулюючу коефіцієнт посилення приймача при прийомі станцій з різним рівнем сигналу.
При поверхневому підході до вирішення проблеми найбільш правильним здавалося здійснювати таку регулювання в УЗЧ, оскільки регулювати передбачалося саме гучність звучання. Однак таке регулювання неминуче привела б до різкого зменшення динамічного діапазону, що спотворило б відтворений звук не менше, ніж нелінійні спотворення.
Остаточне рішення звелося до введення АРУ в тракти проміжної і високою частот, оскільки будь-яка зміна рівня модульованого сигналу не змінює динамічний діапазон сигналу, що модулює.
Рис.2.24. Кланг-регістр; а - блок паливних регуляторів тембру; 6 - схеми фіксованих регуляторів;
в - повна схема Кланг-регістра
Залишалося вибрати форму сигналу, що управляє. Таким самий зручним сигналом виявилася постійна складова на виході детектора, оскільки її величина була прямо пропорційна амплітуді несучої модульованого сигналу, а полярність можна було вибрати будь-який, змінюючи полярність включення детекторного діода, благо це ніяк не позначалося на процесі детектування.
Відомо, що крутизна характеристики транзистора безпосередньо залежить від величини «зміщення» робочої точки і визначає коефіцієнт посилення каскаду, А що таке «зсув в базі»? Це по суті величина постійної напруги - позитивного або негативного в залежності від типу провідності транзистора.
Значить, змінюючи в певних межах величину цього постійної напруги, можна у відповідних межах змінювати крутість характеристики транзистора і, отже, коефіцієнт посилення каскаду, а значить і приймача в цілому.
Інше виявилося справою техніки і в результаті з'явилася перша практична схема АРУ яка виявилася нікуди не придатною. Вона, правда, ефективно регулювала посилення приймача, але при цьому з однаковим задоволенням зменшувала гучності як найпотужніших місцевих станцій, так і будь-яких інших в тому числі і тих малопотужних віддалених, сигнали яких і без того були ледь чутні.
Знадобилося пояснити схемою, що зменшувати посилення треба вибірково - при прийомі тільки тих станцій, сигнал яких перевищує деякий певний рівень. Це виявилося не так вже й складно: для цього знадобилося всього лише включити послідовно в ланцюг АРУ допоміжне джерело постійної напруги протилежної полярності. І до тих пір, поки постійна складова від продетектированного сигналу залишалася менше напруги допоміжного джерела, система АРУ не працювала, а починала працювати тільки тоді, коли керуюча напруга АРУ перевищувало напруга затримки.
Це доповнення зробило систему АРУ цілком працездатною, і в такому вигляді вона вірою і правдою служила у всіх приймачах протягом багатьох років. Схема такої «простий» АРУ з затримкою приведена на рис. 2.25, а.
Однак згодом з'ясувалося, що її ефективність не завжди, виявляється достатньою і в ряді випадків не забезпечує потрібного зменшень посилення при прийомі найпотужніших станцій. Тоді виникла ідея попередньо підсилити сигнал, що управляє АРУ за допомогою підсилювача постійного струму (ППС) на додатковому транзисторі, в результаті чого з'явилася схема посиленою АРУ з затримкою (рис. 2.25, б). Низькочастотна складова продетектированного сигналу через фільтр-дільник R7R9С4 і розділовий конденсатор С2 надходить на УЗЧ, а постійна складова посилюється транзистором VТ6 і підводиться до бази транзистора VТ4 (ППЧ) безпосередньо і до бази транзистора VT1 (УВЧ) через додаткову систему фільтрів ланцюг R3С1. Схема забезпечує зміна вихідного сигналячи але більш ніж в два рази (на 6 дБ) при зміні напруги на вході приймача від 40 до 4000 мкв (на 40 дБ).
Згодом системи АРУ безперервно вдосконалювалися, «обростаючи» різними доповненнями. Як приклад наведемо високоефективну схему з додатковим УПТ і окремим детектором АРУ, застосовану в свій час в промисловому професійному радіоприймачі КРУ (рис. 2.25, в) і дозволила при охопленні системою АРУ всього двох каскадів (УВЧ і ППЧ) забезпечити зміну сигналу на виході на 6 дБ при зміні вхідного сигналу на 60дБ (в 1000 разів).
Схема працює в такий спосіб, коли сигнал тран-зістор VТ4 (УПТ) закритий. При появі сигналу транзистор відкривається і через резистор R8 починає протікати додатковий струм транзистора УПТ. Оскільки потенціал бази транзистора не змінюється (він визначається тільки напругою батареї GВ1), додаткове падіння напруги в ланцюзі емітера транзистора УПТ призводить до зменшення струму через транзистор і, отже, до зменшення посилення.
При зміні цього струму від 0,5 мА до нуля посилення першого каскаду ППЧ змінюється в 30. 40 раз. Значна частина струму транзистора УПТ відгалужується в ланцюг емітера транзистора VТ1 (УВЧ) через діод затримки VD1, здійснюючи АРУ і в цьому каскадt. Глибина регулювання в цьому каскаді - 50 раз по напрузі.
Мал. 2.25. Схеми АРУ в мовних приймачах:
а - «проста» АРУ з затримкою; б - посилена АРУ з затримкою і підсилювачем постійного струму (УПТ);
в - двохкаскадний затримана АРУ з УПТ в професійному промисловому приймачі КРУ
Ця схема особливо ефективна в короткохвильових приймачах, оскільки завдяки своїй високій швидкодії дозволяє боротися з «федінга» - періодичними короткими завмираннями прийому.
Можна було б навести ще чимало інших схем АРУ (наприклад АРУ з регулюванням вперед і назад, ключову АРУ і ін.), Однак і наведеної інформації цілком достатньо, щоб ви отримали необхідні уявлення про принципи роботи та схемотехніці систем АРУ.