Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 79
Текст из файла (страница 79)
17.2. Детектирование дн. одным детектором: и — непряження нн входе н оы ходе детектора; и — напряжение пе диоде 172. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ МАЛЪ|Х НАПРЯЖЕНИИ Пусть детектируемое напряжение малой амплитуды подведено к диоду '(рис. 17.5). Напряжение можно считать малым, если его амплитуда сравнима с длиной участка, в пределах которого ха- т приемниках импульсных и телевизионных сигналов 77 — порядка 2— 3 кОм, в радиовещательных приемниках — порядка 200 — 300 кОм. Процесс детектирования моду, "л пан'"а лированного напряжения диодным детектором иллюстрируется временными диаграммами, показанными на рис. 17.2.
Если увеличить сопротивление Г-иа 7 нагрузки 77, то угол отсечки умень- шится и постоянная составляющая Рис. 17я. Вольт-амперная харак. выходного напряжения и,„„прииеристика диода и напряжение близится к амплитуде входного наив диоде прн детектировании пряжения уы, что хорошо видно из сопоставления рис. 17.2 и 17.3. Иногда временнйе диаграммы удобно изображать в непосредственной связи с вольт-амперной характеристикой диода, как зто сделано, например, на рис. 17.4.
Рис, 17.5. Схема диода, к которому приложены постоянное положительное и переменное напряжения Рис. !7.6. Нелинейный участок характеристики диода и его сравнение с амплитудой вход. ного напряжения рактеристика диода нелинейна '(Ьи на рис. 17.6). Ток диода равен !=!(ис+и, ) =!(ио)+!'(ио)и,„+05!о(ио)и',„+ Пусть, начиная с некоторого момента времени, на вход детектора подается напряжение и,„=(7жсозсо!. Включение входного напряжения вызывает приращение постоянной составляющей тока, проходящего в цепи диода: Л7= = 0,25!м (ис) У~о. (17.1) Если на вход подать модулированное напряжение с амплитудой К = с!же(1+т сон ь)!), то приращение постоянной составляющей будет содержать слагаемые с частотами ьа и 211: А!== 025!'(и~) Уж о (1+ 2т соз ь)!+та соз' ь)!).
Амплитуда тока частоты Й равна ! а=0,5!м(ис) У от, а амплитуда тока второй гармоники, т. е. составляющей с частотой 2ь), !атто с (ис) (! мс 8 Таким образом, коэффициент гармоник К,=! хо7! о=т!4. (17.2) Детектирование малых напряжений нежелательно по двум причинам: нелинейные искажения могут достигать 25о7о (прн т=1), коэффициент передачи детектора мал, так как при малых входных сигналах амплитуда низкочастотного тока пропорциональна квадрату амплитуды входного напряжения.
Например, с помощью электронного вольтметра нельзя измерять переменные напряжения меньше 0,1 В без предварительного усиления до детектора. По этой причине в приемниках обычно применяют усиление до детектора, чтобы избежать малоэффектив- ного детектирования слабых сигналов, а в милливольтметрах— широкополосные усилители, имеющне диапазон усиливаемых ча- стот от 0 до 30 — 100 МГц, 17 3. детг(ктОР нА полупРОВОдникОВОм диОде Схема детектора на полупроводниковом диоде показана па рис.
17.7. Особенностью полупроводникового диода является наличие заметного обратного тока при отрицательном напряжении на диоде, в отличие от лампового. Учитывая это обстоятельство, можно представить схему с полупроводниковым диодом эквивалентной схемой с ламповым диодом, как это показано на рис. 17,8. Характеристику реального полупроводникового диода можно представить в виде суммы двух характеристик: характеристики лампового диода, показанной на рис. 17.9 (штриховой линией), лежащей ниже правой ветви реаль- ной характеристики полупроводникового диода, и характеристики, выражающей зависимость тока в сопротивлении )г а„от приложенного к нему напряжения. Конечное значение сопротивления )трлр приходится учитывать прн рассмотрении нагружающего действия детектора на источник сигнала, а также при определении угла отсечки, при котором работает диод в схеме детектора.
Следует заметить, что при детектировании как амплитудном, так и частотном (см. $17.!3) применяются только точечные диоды. Плоскостные диоды не применяются из-за большой входной емкости. Рис. 17.7, Детектор на полу. проводииковом диоде "а. Рис. 17.8. Схема лампоного диодного детектора, вквивалентно. го полупроводниковому диодно.
му детектору 17ьи ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ПРИ ИДЕАЛЪНОМ ДИОДЕ Идеальным называется диод, имеющий вольт-амперную характе- ристику, показанную на рис. 17.10. Зависимость тока 1 через диод от напряжения и на диоде выражает- ся равенством )'Зи при и~~О; (17.3) (О прн и(0, ррр Рис.
17.9. Представление характеристики точечного полу. проводникового диода в виде суммы вольт-ампериых характеристик идеального диода и постоянного сопротивления где 5 — крутизна характеристики диода. Пусть к идеальному диоду подведены два напряжения (рис. 17.11); и=и,„— (/ При амплитуде входного напряжения, большей постоянного напряжения, запирающего диод, т.
е. при (/„) (/=, через диод проходит ток, имеющий вид последовательности косинусоидальных импульсов с углом отсечки О (рнс. 17.12): при:О; (17 5(Е/ совет/-(/=) при и= О. Рис. 17.10. Вольт-амперная характеристика идеального диода Угол отсечки О можно найти из соотношения сов О=(/=/(/ . Рис. 17.12. Напряжения, приложенные к диоду, и импульс тока, проходятнего иерее диод Рис. 17.11. Схема диода, к которому приложены переменное и постоянное напряжения В идеальном диоде в отсутствие входного напряжения тока нет, поэтому приращение постоянной составляющей тока через диод 1 е 8 б/==1== — ~5((/ совЫ вЂ” Ц )г/Ы= — ((/, в(пΠ— (/=0) о и или 1== —" (в1п Π— О сов 8). ЯК» (17.5) сов 0= —" = = = — (в1п 0-О сов О) и ! /7 о 517 и„ и„ или сов О= / ' (в1п 0 — О сов О), где ге=1/5.
399 Обычно на диод специально не подают постоянное напряжение (/=. Оно получается в результате прохождения постоянной составляющей тока через резистор /7, шунтированный конденсатором С. Поэтому (/ =1=К. Умножая обе части равенства (17.5) на /с и деля на (/иь по- лучаем Таким образом, угол отсечки О является решением трансцендентного уравнения и соз О/(з!п Π— 0 соз О) =Рс/гж (17.6) Мы видим, что угол О является функцией отношения сопротивления нагрузки /т к сопротивлению открытого диода га. При ббльших сопротивлениях нагрузки, когда /с Зьга, угол отсечки О мал и созО=//=/(/ =1. .
Полагая 6 малым, можно разложить з(пО и созО в ряд и переписать равенство (17.6) в следующем ваде: .~! — 'Ов+ ...) Е- — 0 + ... -В(!- — О+ ...у! 5 (, 2 или Зп/Оа - "чт/га н Зл (17.7) Пример. Пусть Я=20 кОм; ге=40 Ом, Тогда й/ге=500 и угол отсечки О» " ! Зи/500 0,25; сои в ЕУ /!! ! — 0,50в=0,95, гк5. ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДИОДНОГО ДЕТЕКТОРА Когда входной сигнал диодиого детектора снимается с колебательного контура, детектор шунтирует этот контур, Шунтирующее действие детектора характеризуется его входным сопротивлением. Под входным сопротивлением детектора понимается отношение амплитуды напряжения, приложенного к детектору, к амплитуде первой гармоники тока через детектор: Лвх = (/т//тл!.
(17.8) Используя (17.4), найдем первую гармонику тока через детектор; 2 е . Иl~ /м, = — / ! соз со!с/го ! = — (О- соз О з!и О), о и откуда (! 7.9) г, 0-соа 0 и!и 0 Если О=те/2, то )7,х=2го. Действительно, угол отсечки О=и/2 получается при К=О.
В этом случае диод подключен параллельно колебательному контуру (рис. 17.13) и ток через диод протекает в течение половины периода, так что эквивалентное шунтирующее сопротивление вдвое больше внутреннего сопротивления диода. Рис. 17.13. Схема детектора и импульс то- ка, прохадяшего через диод при сопротив- лении нагрузки 47=-0 Если угол отсечки 0«1, то знаменатель в (17.9) Π— соз О З1п 0 = 0 — (1 — Ох~2) (Π— Оз/6) = 2 Оз/3. Мь4 ранее нашли, что Оз=Зп(гзЯ), поэтому гъ лгд пгд й 0 — соз 0 з1п 0 Вп(гаг171 е Следовательно, при Й>гз тт,„= тт/2, (17.10) Зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузка показана на рнс. 17.14.
Входное сопротивление детектора прн параллельном включении диода. На рис. 17.!5 показана схема детектора, в котором диод включен параллельно сопротивлению нагрузки. Такая схема включения диода оказывается едн~ственно возможной, если катод диода должен быть заземлен или шунтирован большой емкостью на землю. Схема с параллельным включением диода с точки зрения ее работы мало отличается от схемы с последовательным включением, рассмотренной ранее, В самом деле, когда диод проводит, постоянная времени заряда конденсатора С равна Т„р=гзС. Когда диод не проводит, конденсатор С разряжается с постоянной времени Трави=ЙС. Напряжение на диоде в обеих схемах и=и„— (уо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
