Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Для его расширения при фиксированном значении Е„„„г необходимо уменьшать напряжение Е„„„;,. Этого можно достичь в АД, построенном по схеме (рис. 5.21) на ОУ с ООС и коэффициентом усиления К>)1. Часть продетектированного напряжения подается на инвертирующий вход. При этом напряжение на выходе усилителя У„„„=КУБ>,г — Е,). В таком детекторе Е„„„, уменьшае~ся примерно в К раз, что соответствуе~ расширению ДД на 201я К, дБ.
Этот АД позволяет работать на последующий каскад с малым входным сопротивлением при малых искажениях. Существуют двухтактные детекторы на ОУ, принцип работы которых аналогичен рассмотренному на рис. 5.19. Отсутствие катушек индуктивности в АД на ОУ позволяет реализовать их в интегральном исполнении. В составе многих аналоговых серий выпускаются специализированные ИМС детекторов, а также ИМС, в которых детекторы входят как составной элемент.
5.7. ДИОДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ РАДИОИМПУЛЬСОВ Детекторы радиоимпульсов применяются в приемниках импульсных сигналов. Схема диодного детектора радиоимпульсов и предшествующего усилителя показана на рис. 5.22. Предположим, что на входе усилителя действует радиоимпульс с идеальной прямоугольной огибающей (рис. 5.23, а); в реальных условиях ог.ибающая имеет определенное время установления и время спада. Полосу пропускания контура усилителя полагаем настолько широкой. что при отключенном детекторе напряжение на нем имев~ практически прямоугольную огибающую 1штрихпунктирная линия на рис. 5.23, б). Напряжение и, действует на входе диодного детектора.
В начальный момент времени на диод поступает первая положительная полуволна напря>кения ио диод открывается и происходит заряд конденсатора С„от нулевого напряжения; при рис. в.гз 192 ГЛАВА 5 дю дк гв=>ВО. л, л,„„„ гл, д о и Рис. 6.23 напряжении на диоде, равном нулю, конденсатор начинает разряжаться. При подаче на диод второй положительной полуволны напряя<ения конденсатор С„начинает заряжаться не с нулевого напряжения, а с некоторого конечного значения, до которого успевает разрядиться Сд за первый полупериод напряжения и,. В третий полупериод конденсатор С„заряжается от напряжения более высокого, чем напряжение на нем в конце второго периода, и т.д. В результате серии зарядов и разрядов напряжение Ед на конденсаторе С„(рис.
5.23, б) устанавливается. При этом напряжение при заряде увеличивается настолько, насколько оно уменьшается за время разряда конденсатора Сд. После окончания действия радиоимпульса конденсатор С„ разряжается через резистор Е„, и напряжение Е, на выходе детектора спадает по экспоненте. Из диаграммы рис. 5.23, в видно, что в процессе установления напряжения на С„меняется угол отсечки 0 тока диода. В начальный момент 0 = 90', т.е.
ток через диод протекает практически в течение первого полупериода напряжения и,. По мере установления Е, угол О уменьшается, стремясь при фиксированном значении Е„к установившемуся значению О„„= з Зл/бд„,Ед . Таким образом, в процессе установления напряжения Е, изменяется угол отсечки, продолжительность протекания и максимальное значение тока через диод. Это приводит к изменению постоянной составляющей 1„и амплитуды первой гармоники 1дн тока диода.
Изме- детеиторы радиосигналов 193 пение!„н вызывает изменение входного сопротивления детектора Е„. Так как в начальный момент действия радиоимпульса О = 90', то согласно (5.32) Р„»,„= 2/5,= 2Яг„где )т„— внутреннее сопротивление открытого диода. Действительно, так как в первый период напряжения иг диод открыт половину периода, а в течение второй половины периода он закрыт и не шунтирует контур, то среднее значение Е'„н,а= 2Я„. Сопротивление Я„мало и составляет несколько сотен ом, поэтому в начальный момен~ действия радио- импульса сопротивление Я„„„,„детектора мало по сравнению с резонансным сопротивлением контура (Е„„„,„«Я,). При этом Я,„н,„ шунтирует контур, что приводит к уменьшению напряжения на нем.
По мере установления напряжения Еа входное сопротивление детектора из-за уменьшения угла 0 увеличивается (рис. 5.23, г), и в установившемся режиме Е„„„=0,5_#_н. Так как Е,„т,„»Ли сопротивление Л„т„, практически не шунтирует контур. Таким образом, в процессе установления продетектированного напряжения происходит переменное шунтирование контура входным сопротивлением детектора, вследствие чего напряжение на контуре не имеет прямоугольной огибающей, а возрастает постепенно (штриховая кривая на рис.
5.23, 6). В детекторе радиоимпульсов происходят два переходных процесса, приводящих к искажению импульса при детектировании: искажается фронт продетектированного напряжения при подаче радиоимпульса на вход детектора и изменяется спад продетектированного импульса после окончания действия радиоимпульса (рис. 5.24). Как показывают теория и эксперимент, установление продетсктированного импульса происходит быстрее, чем спад. Физически это объясняется тем, что процесс установления связан с зарядом конденсатора Сн через диод, который имеет сравнительно малое сопротивление. Однако диод открыт не весь период высокочастотного напряжения, а только его часть, равную 20.
Рис. 5.24 ГЛАВА 5 194 Это приводит к увеличению времени установления напряжения Е, по сравнению с тем, которое реализуется, если диод о~крыт весь период. Процесс спада связан с разрядом конденсатора С„через резистор Я„с большим сопротивлением.
Следовательно, спад продетектированного импульса иска>кается больше, чем фронт. Поэтому иска>кения импульса при детектировании обычно оценивают по времени спада. Спад продетектированного импульса происходит по экспоненте: Е,= Ет„е вьк"; отсчет вРемени ведУт от > = Т. ПРинЯто считать, что время спада — это интервал. в течение которого напря>кение Е, убывает от 0,9 до 0,1Е„,. Тогда согласно рис. 5.24 0,1Е„,= = е '~А'"; 0,9Е>„= е '"""". Решив эти уравнения относительно 0 и /> для /„, = /> — /„ получим /„= 2,3Я„С„. (5.43) Считается допустимым, если /,„< 0,25Т.
Тогда постоянная времени нагрузки т.=/1„,С„=0,1Т. Для уменьшения искажений продетектированного импульса необходимо обеспечить малое /„„ для чего следует снижать т„. Уменьшение Я„приводит к снижению Е„, детектора, а следовательно, к более сильному шунтированию входного кон~ура и уменьшению коэффициента передачи детектора.
При требуемом значении т, стремятся по возможности уменьшать С„. Однако при емкости С„, соизмеримой с емкостью диода, к последнему прикладываемся напряжение промежуточной частоты, существенно меньшее и, (см. Рис. 5.22). Поэтому необходимо выбирать С„> (9...10) С,. 8.8. ПИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР Пиковый детектор (ПД) предназначен для детектирования импульсов постоянного тока; напряжение на его выходе пропорционально пиковому напряжению видеоимпульсов, В простейшем случае этот процесс можно осуществить с помощью линейного Е4С4-фильтра нижних частот (интегрирующей цепи).
Напряжение на выходе фильтра Е„= (/.„,Т/т„= (/„„„/Д, где Д= т„/Т вЂ” скважносгь импульса. Коэффициент передачи К,=Е,/(/.„,= 1/Д. При высокой сквам<ности коэффициент К, мал, поэтому этот способ детектирования целесообразно применять при Д < 10. Если скважность импульсов велика, то для увеличения К„. применяют пиковый диодный детектор, схема которого аналогична схеме диодного детектора АМ колебаний. Учитывая, что обычно ПД подключают к видеоусилителю с резисторной нагрузкой, чаще всего используют параллельный детектор (рис.
5.25). Пос- 195 Детекторы радиосигналов Рис. 6.26 Рис. 6.26 кольку на входе ПД действует импульсное напряжение, режимы работы ПД и АД различны. Временная трактовка принципа работы ПД. На вход ПД поступают видеоимпульсы иги (рис. 5.26), которые подаются на диод в положительной полярности. До воздействия первого импульса диод закрыт батареей Е„„. Первый импульс открывает диод, и конденсатор С„начинает через диод заряжаться; по окончании действия импульса конденсатор С„разряжается через резистор Е„, благодаря большой постоянной времени цепи разряда напряжение на С„уменьшается незначительно. Процесс устанавливается, когда за время заряда в конденсаторе С, накапливается такое же количество электричества, какое теряется за время разряда, т.е.
при ЛЕ = г5Е„, = ЬЕми Строго говоря, на рис. 5.26 показано изменение не продетектированного напряжения Е„а напряжения на конденсаторе С„; однако при высокой скважности видеоимпульсов Е,м Е,. Спектральная трактовка принципа работы ПД. При достаточно большой емкости конденсатора С, можно считать Е,= сопап Диаграммы напряжения и тока диода при детектировании видео- импульсов для установившегося режима показаны на рис. 5.27. Напряжение на диоде и„= (/„„„— Е„,„— Е„максимальное значение импульсов тока диода 1„и „= 5((/„„,— Е„,„— Е„), постоянная составляющая тока диода 1с= 1„„„,(7/т„) =((/,„,— Е.„,— Е,)(5/г ). Эта постоянная составляющая, протекая по цепи НР-+Е„,„-+Ли-+НЪ, создает на резисторе Яе напряжение Е,= 1,с/1„= ((/,„„— Е„,„— Е,)х х(5/1„/Д).
Решив последнее выражение относительно Е„получим Е,=((/„„,— Е„„,)/(1+ Д/511„). Если батарея начального смещения отсутствует, т.е. Е„,„= О, то Е,= (/„„,/(1+ Д/5Я„) и коэффициент передачи ПД (5.44) Ка= Ес/(/о„г = 1/(1+ Д/он). ГЛАВА 5 196 Рис. 5.27 При определении входной проводимости необходимо учитывать, что ПД потребляет от источника сигнала мощность, определяемую всеми гармониками тока диода: 8,„= ~',/(7„„„= 5 [1 — (Е„„+ ь Е,)!у„„,1. 9.9. АМПЛИТУДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ Ограничителем называют устройство, обеспечивающее постоянство выходного напряжения при изменении входного напряжения в определенных пределах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
