Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 84
Текст из файла (страница 84)
АМПЛИтуда тОКа 7 двх =5(/, где 5 — крутизна транзистора 773. Отсюда следует, что выходное напряжение детектора, пропорциональное разностному постоянному току и коллекторпым сопротивлениям Й„, равно 1'т вых = (1/4(/в) 5(/тс(/тдйк. Следовательно, коэффициент передачи синхронного детектора, работающего в линейном режиме (1/ д(21/,), Кд = (/ „, /(/,= (1/4(/,) 5КЯтд. (17.39) Из этого выражения видно, что в линейном режиме коэффициент передачи синхронного детектора пропорционален амплитуде опорного напряжения.
Следует подчеркнуть, что в синхронном детекторе амплитуда опорного напряжения всегда берется много бОЛЬШЕй, ЧЕМ аМПЛИтуда дЕтЕКтируЕМЫХ СИГНаЛОВ ((/ дЪ(/тс). В режиме переключения (коммутации) 1/тд достигает максимума. Она равна амплитуде первой гармоники амплитуды прямоугольной волны и больше ее в 4/и раза. Следовательно, (/т д ткк (4/и) 2(/,. Подставляя это в (17.39), получаем следующее выражение для коэффициента передачи синхронного детектора, работающего в режиме коммутации: Кд- = (/т вых/Кис= (2/и) 5йк. (17.40) Из (17.40) следует, что в режиме переключения коэффициент передачи детектора не зависит от амплитуды опорного напряжения, если (/тдУ 21/и.
Отметим, что в режиме переключения синхронный детектор детектирует не только колебания, совпадающие по частоте с опорным напряжением, но и колебаяия, имеющие частоту, в 3, 3, 7, ... раз более высокую по сравнению с частотой опорного напряжения. Это следует из того, что опорное прямоугольное напряжение содержит кроме первой гармоники другие нечетные гармоники, которые при перемножении дают квадрат косинуса, содержащий постоянную составляющую. Этот недостаток не является существенным, так как обычно бывает нетрудно хорошо отфильтровать до синхронного детектора частоты, кратные гармоникам опорного напряжения.
Для фильтрации высокочастотных колебаний на выходе синхронного детектора ставят фильтр нижних частот. С этой целью иа выходе включен конденсатор, образующий вместе с коллектор- ными нагрузками интегрирующую цепочку. Ее постоянная времени 7 =2/ккСвых Верхняя частота выходной интегрирующей цепи (,=1/2пТ. Для указанной схемы 1„=12,5 кГц.
Верхнюю частоту фильтра можно повысить или понизить, уменьшив или увеличив емкость Свч,. Например, при детектировании слабых радиотелеграфных сигналов, имеющих длительпыепосылки и низкуюскорость передачи, верхнюю частоту понижают до долей герца. Избирательность синхронного детектора. Синхронному детектору приписывают избирателы|ые свойства. В самом деле, при несовпадении частот па сигналыюм и опорном входах напряжения сдвигаются па угол <Р=2л(( — ~э)й В выражение (17.39) входит косинус этого угла.
Очевидно, что интегрирующая цепочка па выходе детектора отфильтрует биения, если частота биений (6=( — (О)(.. Сравнивая верхнюю частоту интегрирующей цепочки и обычного колебательного контУРа, У котоРого Л(ма=21„ полУчаем, что синхронный детектор как бы обладает эквивалентной добротностью ()аав = 2п(э)заСвааа Конечно, эту эквивалентную избирательность дает интегрирующая цепочка, включаемая и на выходе ооычвого (несивхронного) амплитудного детектора, Однако ранее было подчеркнуто, что это в обычном детекторе возможно лишь при сильных сигналах. Всинхронном детекторе слабый сигнал как бы становится сильным. Теоретическое и экспериментальное исследование фазового детектора при действии флюктуационвой помехи на одном н двух входах выполнено в [351.
Получены результаты для разных отношений сигнал-помеха по каждому из входов.и разных отношений сигналов между входами. Эти результаты применимы к реальному синхронному детектору, в котором помеха может присутствовать и в канале опорного напряжения. !7дв. ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ Модулированное (или немодулировапное) колебание можно преобразовать в колебание другой частоты переносом его спектра таким образом, что амплитудные и фазовые соотношения между составляющими спектра сохраняются. Для преобразования частоты требуется вспомогательное напряжение, для получения которого используют маломощный генератор гармонических колебаний, называемый гетеродином. Операция переноса спектра реализуется перемножением преобразуемого и гетеродипного колебаний различными способами. В частности, можно осуществить преобразование частоты следующими способами; 1) создать биения двух напряжений н подать их на нелинейный элемент — диод, триод или любое другое устройство с нелинейной характеристикой для того, чтобы выделить из выходного напряжения составляющие суммарной или разностной частоты; 2) подать преобразуемое сигнальное колебание на элемент, коэффициент передачи которого изменяется под воздействием гетеродинного напряжения, и выделить нз выходного колебания составляющие суммарной или разпостной частоты.
Второй способ преобразования можно осуществить, подавая, например, сигнальное и гетеродинное напряжения на разные сетки лампы нлн затворы полевого транзистора с двумя затворами. Преобразование частоты можно также реализовать, подавая сигнальное напряжение на входы дифференциального усилителя, а гетеродинное — на вход генератора стабильного тока. В этом случае крутизна транзистора изменяется под действием гетеродинного напряжения.
Впрочем, эти способы трудно четко разграничить. В самом деле, в то время, как подача сигнального н гетеродинпого напряжений на один и тот же электрод соответствует первому способу, процесс преобразования можно рассматривать как реализацию второго способа, поскольку в этом случае под действием гетеродинпого напряжения меняется коэффициент передачи. Покажем, что, изменяя коэффициент передачи или крутизну с частотой гетеродинного напряжения, можно осуществить преобразование частоты. Пусть крутизна является функцией времени и изменяется с частотой гетеродипного напряжения 5(1) = 50+ 5т1 Соз 0011 (17.41) В данном выражении нет членов, являющихся гармониками гетеродинпого напряжения.
Это намеренно допускаемая идеализация, хотя па практике трудно получить чисто синусоидальное изменение крутизны даже при строго синусоидальном напряжении гетеродина. При подаче напряжения сигнала 11с = (втс СРЗ 00с1 переменная составляющая выходного тока 1,„„=5(1) и,= (5,+5 1соз 01,1) У соз 00сй Последнее выражение можно представить в следующем виде; 1выг=50Утс СОЗ Ис1+0 55тгбтс СОЗ (01г 10с)1+ + 0,55т1Утс СОЗ (00г+ 10с) 1.
(17.42) Пусть колебательпый контур, включенный на выходе преобразователя, настроен, например, на разностную частоту 7„называемую промежуточной: (17,43) или 1гв=гс гг (17.44) Тогда напряжение на этом контуре будет пропорционально слагаемому разностной частоты в (17.42). Преобразуемое колебание может состоять из нескольких составляющих. Например, кроме несущего колебания частоты )ы оно может содержать верхнюю и нижнюю боковые составляющие с частотами )„и (,„соответственно.
Тогда после преобразования получим простое смещение всех трех составлящих вдоль оси частот, если частота гетеродина виже частоты сигнала. Если частота гетеродина выше частоты сигнала, то кроме смещения спектра происходит его обращение относительно частоты несущей, потому что более высокой частоте сигнала соответствует более низкая разпостпая частота. Во многих случаях это не имеет какого-либо значения.
Однако если используется только одна из боковых полос, например в телевидении, то с обращением спектра приходится считаться. При преобразовании частоты крутизна транзистора может пе только изменяться по синусоидальному закону, но и содержать более высокие гармоники гетеродииного напряжения: 5(~) =5э+5,совы,1+5 зсоз 2ы.1+ ... (17.45) Для преобразования частоты можно использовать в принципе любую гармонику гетеродипного напряжения.
Если для преобразования используется составляющая основной частоты, то наличие гармоник, вообще говоря, нежелательно, так как при этом возрастает влияние помех вследствие их преобразования на гармониках. Гармоники крутизны появляются при увеличении напряжения гетеродина. Однако одновременно с этим обычно возрастает крутизна преобразования, а главное, она меньше зависит от изменения амплитуды гетеродинного напряжения.
Поэтому часто большое напряжение гетеродина предпочитают малому. Например, при подаче на диод вместе с напряжением сигнала достаточно большого гетеродинного напряжения изменение крутизны от 0 до 5 ,, носит характер переключений. Любой преобразователь может работать либо в режиме, характеризуемом синусоидальным изменением крутизны, либо в режиме переключения крутизны от 0 до 5тах, либо в режиме, промежуточном между названными. ! о и, Ф Отношение амплитуды тока промежуточной частоты на вы- чи.,мходе преобразователя к амплитуде напряжения сигнала, при- ! ложенного ко входу, называется крутизной преобразов 5пр=!тл!(7 с Из выраження (17,42) видно, что 5„р — — 5т,/2, (! 7.47) При прямоугольном изменении крутизны от О до 5гаак ™ 1 5ар= 5т1= — ~ 5тахсозозг14(сог1= 5тах. 2 2 и и (17.49) Следовательно, в лхобом режиме преобразования максимальная крутизна преобразования имеет порядок (17.50) 5ар тах (1/4 ..
1(п) 5п1ак Н НЕ ПРЕВЫШаЕт ПРИМЕРНО 5тах13. 17.17. НРЕОБРАЗОНАТЕЛЪ ЧАСТОТЫ НА ТРАНЗИСТОРЕ Из схемы преобразователя частоты на транзисторе (рис, 17.48) видно, что функции преобразования частоты и генерирования вспомогательного напряжения совмещены в одном транзисторе, в базовую цепь которого вводится преобразуемое напряжение сигнала, а в цепь коллектора включен контур промежуточной частоты. Чтобы такой гетеродин-преобразователь не излучал колебаний гетеродипа через антенну приемника и не создавал тем самым помех другим приемникам, иногда с целью развязки между антенной и преобразователем включается резонансный или апернодический усилитель радночастоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
