Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






И характеристики диодного детектора





 

Схема амплитудного диодного детектора изображена на рис. 5.1. На вход детектора поступает высокочастотный сигнал u c(t). Детектор представляет собой последовательное соединение диода VD и нагрузочной цепи (фильтра): конденсатора С ни резистора R н, включенных параллельно. С нагрузочной цепи снимается выходное колебание u вых(t).

Значение тока через диод ig для режима покоя u c(t) = 0 может быть найдено из уравнений

(5.5)

где Ug – напряжение на диоде VD (см. рис. 5.1).

Первое уравнение – это уравнение вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода как безынерционного нелинейного элемента. Из-за нелинейного характера ВАХ форма тока через диод ig при синусоидальной форме сигнала u c(t) не является синусоидальной. В токе появляется постоянная составляющая, которая, протекая по резистору R н, создает падение напряжения U =, смещающее положение рабочей точки. При увеличении амплитуды входного напряжения смещение рабочей точки возрастает и ток через диод будет приближаться по форме к однополярным импульсам, открывающим диод при положительных значениях входного напряжения.

i
Ug
U ==
(1)
t
g
I =
(1)
I =
(2)
ig = f (Ug)
U
c
(1)
t
t
U
c
(2)
(2)
ig
U =
C
u c(t)
VD
L
R н
C н
uвых(t)
U =
ug
Рис. 5.1. Принципиальная схема амплитудного диодного детектора

 


Рис. 5.2. Детектирование амплитудно-модулированных сигналов

 

На рис. 5.2 приведены формы напряжений и токов на входе детектора для двух случаев, когда амплитуды входных сигналов удовлетворяют неравенству U c(1) < U c(2). Тогда постоянные составляющие напряжений U =(1) < U =(2) и I =(1) < I =(2). На этом же рисунке условно изображена зависимость ig = f (t).

Вольт-амперная характеристика диода в широком диапазоне токов достаточно точно аппроксимируется экспоненциальной зависимостью:

, (5.6)

где I об– абсолютное значение величины обратного тока диода; φT– температурный потенциал, равный 26 мВ при Т = 300 K. Полагая напряжение на диоде равным ug (t) = u a(t)cos(ωc t) – U = , подставляя ug (t)в выражение (4.6) и раскладывая в ряд по функциям Бесселя Jk, получаем

. (5.7)

Выделим в выражении (5.7) компоненты токов – постоянный I =, переменный I ω с частотой ωc, переменный I с частотой 2ωc:

(5.8)

x (t)
U c
U =
U c(1)
t
U c(2)
U c(3)
Рис. 5.3. Детекторная характеристика диодного детектора    

Как уже отмечалось, зависимость постоянной составляющей U = от амплитуды приложенного напряжения U cназывается детекторной характеристикой (рис. 5.3).

Из выражений (5.8) и (5.1) следует, что при x (t) = 0 детекторная характеристика может быть записана в виде

. (5.9)

Анализ выражения (5.9) позволяет сделать два основных вывода:

§ с увеличением R нвозрастает крутизна детекторной характеристики;

§ с увеличением уровня сигнала уменьшается степень нелинейности детекторной характеристики, и наоборот, детектирование «слабых» сигналов сопровождается значительными нелинейными искажениями закона модуляции.

В этой связи различают два режима работы диодного амплитудного детектора: детектирование «слабых» сигналов и детектирование «сильных» сигналов.

В режиме «слабых» сигналов, представив функцию J 0(u a(t)/φT) в виде ряда, нетрудно показать, что детекторная характеристика имеет квадратичный вид, т. е.

, (5.10)

и, соответственно, коэффициент нелинейных искажений в этом случае при x (t) = 0 равен

. (5.11)

Допустимое значение k н, например в системах радиовещания, не превышает нескольких процентов (k н £ 5 %), что налагает ограничения на допустимый коэффициент глубины амплитудной модуляции в передатчике. Дополнительным недостатком работы на квадратичном участке детекторной характеристики является малый коэффициент передачи, затрудняющий работу последующих усилительных каскадов.

(u вых)max
u вых(t)
2p
wc t
Рис. 5.4. Форма выходного напряжения диодного детектора

 

 


В режиме «сильных» сигналов вольт-амперная характеристика диода аппроксимируется линейной зависимостью ig = f (Ug) (5.5). В этом случае появляется заметное напряжение смещения на аноде диода из-за значительной величины U =, т. е. диод работает в режиме отсечки, и ток проходит через него только в течение тех интервалов времени, когда . На рис. 5.4 показан угол отсечки θтока диода. На интервале времени, соответствующем углу 2θ, происходит быстрый заряд конденсатора C н (см. рис. 5.1) через открытый диод. В течение времени, когда диод закрыт, конденсатор C н разряжается через резистор R н.


Полагая, что u c(t) = U ccosωc t, ток открытого диода можно определить по выражению

, (5.12)

где – косинус угла отсечки, S – крутизна вольт-амперной характеристики на рабочем участке.

Интегрируя выражение (5.12) на интервале [0…2p], можно получить выражение для U = в виде

. (5.13)

Учитывая, что , для малых значений угла q получаем

, (5.14)

т. е. угол отсечки определяется лишь значениями S и R ни не зависит от величины U c.

Для амплитудно-модулированного сигнала имеем

u вых(t) = cosq U c[1 + m a x (t)] = U ccosq + m a U c x (t)cosq, (5.15)

т. е., несмотря на наличие угла отсечки, диодный детектор и в режиме «сильных» сигналов является линейным детектором.

Нелинейные искажения при детектировании «сильных» сигналов определяются:

1. Нелинейностью начального участка вольт-амперной характеристики диода. При этом, чтобы гарантировать работу вне существенно нелинейного участка, например, в области 0 ≤ U cU c(1) на рис. 5.2, необходимо выбирать значение U cисходя из неравенства

. (5.16)

2. Различием сопротивлений детектора по постоянному и переменному токам. При использовании усилителя с входным сопротивлением R УНЧ ³ (5–10) R ни выборе величины емкости разделительного конденсатора C p, обеспечивающей его малое сопротивление по переменному току по сравнению с R УНЧ, из условия

, (5.17)

где Ωmin – минимальная частота модулирующего сигнала, этим видом нелинейных искажений можно пренебречь.

3. Нелинейностью процесса заряда и разряда конденсатора C н. При этом возникает фазовый сдвиг между напряжениями U = и u a(t). В моменты времени, когда u a(t) < U =, конденсатор C нбудет разряжаться через резистор R нпо экспоненциальному закону. Анализ показывает, что малый уровень нелинейных искажений этого вида обеспечивается при условии

, (5.18)

где Ωmax – максимальная частота модулирующего сигнала.

Кроме рассмотренных выше нелинейных искажений в режиме детектирования «сильных» сигналов возникают частотные искажения, обусловленные присутствием в выходном напряжении гармоник высокочастотного колебания. С целью уменьшения уровня колебания высокой частоты на выходе амплитудного детектора величина емкости конденсатора C нвыбирается из условия

, (5.19)

а коэффициент фильтрации в этом случае определяется выражением

k ф = ωc C н rg, (5.20)

где rg – сопротивление диода в открытом состоянии.

 

 







Date: 2015-09-24; view: 714; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.03 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию