Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 29
Текст из файла (страница 29)
нала, как нелиПри детектировании возможны искажения сигнала, ка иейные, так и линейные. Нелинейные искажения оценивают ко- эффициентом гармоник й,=Ф'и,„+и, + !и„, где и, и — амплитуды выходного напряжения с угловыми частотами 20, 3(1 и т. д. азочастотные — обусЛинейные иска>кения — амплитудно- и фазочастотные— личисм в детекторе инерцио!п>ых элементов, главным ловлены наличием в, б емкостей. Амплитудно-частотные искаже! р о разом емк с ч етекто а К от часто- к>тся зависимостью коэффициента передачи д р вхо ного сигнала. Фазочастотные искажения оце- ты модуляции входного сиг фазового сдвига пинаются я по степени линейности зависимости фазового о ного а- выходного напря п яжения по отношению к огибающей вх д р- диосигнала от частоты модуляции. Коэффициентом передачи детектора, как уже указывалось в $1.5, называют отношение амплитулы выходного напряжения ип к амплитуде огибающей входного модулированного напряже- ния и> итсд Ка= иа/>питс.
Входная проводимость детектора характеризует степень его па источник детектируемого сигнала. Вследствие резо- влияния па источнп п е еляется первой гар- цансных свойств источника это влияние опред моникой входного тока. Входная проводимость находится как отношение амп литуды первой гармоники входного тока „к на вхо е детск- плнтуде н р апряжения несущей частоты сигнала на входе ю состав- тора: У.„=l /В в Она содержит активную и емкостную со (У = 6„„+'вС,с). Емкостная составляющая компенсиа; в этом сл чае можно руется настройкой резонансного контура; в этом у считать входную проводимость активной.
5,2. ТИПЫ АМПЛИТУДНЫХ ДЕТЕКТОРОВ В качестве нелинейного элемента детектора можно использовать диод или усилительный прибор (транзистор, интегральный ). Наибольшее применение нашли диодные детекторы. пи модуль',. аи о. ь озволяют получить почти неискаженное д р етекти ование просты и позв . нс. 5.2 п нведены схев большом диапазоне уровней сигнала. На рнс.
5. р мы последовательного (а) и параллельного (б) диодпых детекто- 1ЗЭ а> Рис. 5.2 а) Рис, 5.4 Рис. 5.3 140 Рис. 5.6 Рис. 5.5 14$ ров. Принцип действия обоих одинаков. Достоинством параллель- ного детектора являетс р . я отсутствие гальванической связи между источником сигнала и диодом. Рассмотрим последовательный детектор, полагая диод в пе- вом приближении и р . щеальным, т, е.
с линейной характеристикой и ид в пер- без обратного тока. П Под действием входного напряжения через стоянн ю ос диод протекагот импульсы тока (рис. 5.3), которь , к торые содержат попую составляющую 1. и составляющие с угловым тами си 2сг и т.. П в и часто. д. Постоянная составляюигая создает напряжея на нагрузке (г,= — — ! о, ря еяие .— — иаэс, высокочастотные составляющие замыка- ются через конденсат р .
д тор С„, реактивное сопротивлвпис которого для этих частот очень мало, Прн АМ меняется амплитуда им- пульсон тока, а сле ние на . Чт с довательио, их среднее значение и напряжеобы ток с частотой модуляции протекал через тивлснис гхи, а токи через соироки с частотами иг, 2сг и т. д. через конденса- тор С„ необходимо выполнить неравенства (.
'и)- «Ри«(а.с„)-, где Р, — верхняя частота модуляции. В параллельном детекторе на резисторе )х„помимо выпрям- ленного напряжения будет и переменное напряжение и., Чтобы опо не проходило в последующие цепи, включают фильтр нижних частот либо снимают продетектироваиное напряжение с конденсатора С .
В детекторах иа усилительных приборах одновременно с детектированием происходит усиление, На рис. 5.4,а приведена схема детектора на полевом транзисторе с нагрузкой в цепи стока (стоковый детектор). Детектирование происходит благодаря нелинейности проходной характеристики (.=ср(и,) (рис. 5.4,б). Источником Е., в цепи затвора создается исходное смещение, при котором транзистор почти заперт. При подаче па вход сигнала У,„ в стоковой цепи появляются импульсы тока. Выпрямленный ток, медленно меняющийся с частотой модуляции, создает напряжение па резисторе гхи. Составляющие тока с угловыми частотами иг, 2сг и т.
д. замыкаготся через конденсатор С„. Такой детектор имеет большое входное сопротивление. В случае биполярного транзистора в зависимости от включения нагрузки различают коллекториый, базовый и эмпттерный детекторы. На рис. 5.5 приведена схема коллекторного детектора, в ием детектирование происходит благодаря нелинейности проходной характеристики (,=Ч~(Ус,).
Для детектирования используют такгке нелинейность входной характеристики (с=ср(Ус,); при э том постоянную времени цепн И~С~ выбирают нз условия („С,)- «)7,«(о.С,)-. Д торные эффекты в базовой н коллекторной цепях транзнстора по своему влиянию на кол! лскторный ток протнвопол ж- о гы, что ведет к снижению коэффнцнента псредачн, но прн этом уменьшаются нелинейные Рис. 6.7 искажения и увеличивается предельная амплитуда входного снг.
нм~, р которой нет огр~. лек арно-базов гм т ной цепи. акой ет рактернстнкн ценой Дальнейшая лннеа нзацня р я детекторной ха- фф ередачн воз- ц юй уменьшения коэффициента п огнба и . Д нення отрицательной обратной связи по ( нс. 5.6, по ю 1ей. ля этого в эмн эмнттерную цепь включают цепь г(зСг рнс.. ), постоянная времени которой выбн ается так, составлягощне токов песуще" ч через копденса С, й частоты н ее га м тор и а токи частоты мо ля н армоннк замыкались денне напряжения на гс н сте на г н, следовательно, отрицательную обрат- В эмнттерном детекторе (рнс.
5.7) постоянная в ем выбирается нз условия (5.3). Д т я времени гс,С, ствне нели я . ). етектнрованне происходит вслед- вне нелинейности проходной характеристики 7,= (У текторе имеет место почти 10044-ная от н ат л что определяет отсутств~е перегруз н снгн ф о коэ фнцнент передачн детектора меньше единицы. 5.3.
ТЕОРИЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СЛАБЪ|Х СИГНАЛОВ Детекто можно п е р р дставнть в виде нелинейного четы ехполюсннка, нагруженного на сопротивление 2„( нс. 5.1,а). Н вЂ” ( )сов в . Во входном токе нас интересует составляющая 7 с угловой част т " ред ляет входное сопротивление, а в выходном — ме л е ел о ой в, поскольку она опдетектирования. Б дом пола олезный результат удсм полагать нелинейный элемент безынерцнонным, тогда токи на входе н выходе детектора б д т нк ня только прнложенных напряжений: Здесь н ~рз — функции, внд которых зависит от свойств и- линейного чстырехполюсннка. Ф с ойств ясными характеристикам ( .
5.8,, ф ункцнн Чг, называют кол олсбателькамн выпрямленна ( . 5.8 н рнс,б), ф нкцнн рнс...а). 142 Ьз и„, г(п б> аг Рвс. 6.8 Поскольку детектор является нелнпейной цепью, свойства его существенно зависят от напряжения детектнруемого сигнала. Еслн в уснлнтеле пелнпейность нежелательна н вызывает нскагкення сильных сигналов, то в детекторе она необходима прн сигналах любого уровня, поскольку па ней основан сам процесс детектнровання.
Более того, теория нелннейпых электрических цепей показывает, что прн сильных сигналах зависимость продетектнрованного напряжения от амплптуды входного сигнала ближе к лннейной, чем прн слабых. Поэтому прн детектнрованнн сильных сигналов искажения в детекторе уменьшаются, н желательно, чтобы на детектор подавались сравнительно сильные сигналы. Для днодных детекторов слабым считается сигнал с амплнтудой У <0,25 В, для транзисторных У <25 мВ.
Детектнрованне прн этом происходит па наиболее крнволннейпом участке вольт-амперной характеристики нелнпейного элемента. Представнм ее в виде (5.5)' ю' = юр(Е+и), (5.6) ' — ср (Е) (- <р' (Е) и+ 0,5~р" (Е) и~ + „. Здесь ~р(Е) — ток в отсутствие сигнала, блнзкнй к пулю прн Е=О. В дальнейшем ограничимся анализом этого случая. Обозначим (5.7) 5= р'(Е) 5'= р" (Е). После подстановки в (5.6) значения и н велнчнп (5.7) прн Е=О н преобразований получим 1= (5+5'У„) У созв1-(-5У„+0,55' У„'+0255' Уз + + 0,25 5' У' соз 2в1-(- (5.8) 143 где Š— начальное напряжение смещения, в частном случае (как на рнс. 5.2) оно может быть равно нулю.
Рассмотрим днодный детектор; для него согласно рнс. 5.2,а и= У сов в1 — У„, где У„=7„(с„. Прн малых снгналах н результат детектирования будет малым, поэтому (5.5) можно представнть рядом Тейлора: 'Отсюда амплитуда составляющей тока частоты а> и постоянная со- ставля>ощая тока 1 =- (5+ 5 (/э) (/ (5.9) 1 =5//э+0,255'(/~,(1-(-2((/„/(/ )5), (5.10) При детектировании слас>ых сигналов ((/„///„,)'к'1, поэтому из (5.10) при подстановке в пего (/„= — /эх с>ос>уч>см /я= [0,255/(1+5/с„))//' =А(/„'-,, (5.11) Как видим, детекторная характеристика квадратпчпа.
Еглп ампли- туда сигнала меняется по закону !/„=(/„,о(1+тсо501), то согласно (5.1!) 1„= А(/, 5 (1 + 2т соз Р 1+ 0,5 т'+ 0,5 т' соз 2 Я 1), Ток детектора содержит не только составлясощую частоты модуля- ции (/и=2Ат(/-',), но и вторую гармонику (/> =0,5АтЧ/>,„О), т. е. имеют место нелинейные искажения: /с,=/>п//о — -0,25т. Ко. эффпциент передачи летсктора //, / //„ /1л-,ц = ° " =-2,И„(/„ м//„„= т//„, = зависит от амплптулы несущей сигнала. Поскольку детектируется слабый сигнал, коэффициент передачи мал. Вследствие этих не- достатков в большинстве приемников детектирование слабых сиг- налов пс используется.
5.4. ДР!ОДНОЕ ДЕТЕКТИРОВ>Т14ИЕ СИЛЬНЫХ СИГНЛЛОВ Рассмотрим принцип действия последовательного дподпого де- тектора (рис. 5.2,а). Детектирование сильных сигналов происхо- дит с отсечкой тока (рис. 5.3). Для упрощения анализа характе- ристику диода аппроксимируют линейно-ломаиой. Диол в общем случае имеет прямую и обратную ветви тока, Вначале рассмотрим работу детектора без обратного тока.
Илеализированная характе- ристика диода имеет вид 5и при и)0, 1= (5.12) 0 при и~0, где 5 — крутизна характеристики. При действии псмодулированного сигнала и.„=//, сов ы1 на ди- оле будет напряжение и=(/ созе>1 — (/„. (5.13) Ток имеет вид (рпс. 5.9) импульсов с углом отсечки О, который оп- ределяется из соотношения и=-(/„,со50 — !/„=О, откуда соз О = (/,,/(/„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
