Амплитудный детектор_300_text

I o t = 2 10?			в	т	" ^	( f T и жс)		;	( 7 )
-	переменного			с	частоте:":		2.6ч}с	;
i S O t - a i ^ e ' ^ ’ a . C ' t U O ;									( а )
и так	далее. Для		определения детекторной характеристики, т .е .
зависимости		U =	=	£	( (Л т	),	подставим ( б ) в		выражение
Ц Г	= ~ - г		•
а = =-I S R H		= . г й к Д е 4^ * Д - О Р т И ,* ) - 0 -							( 9 5
йз анализа (		9 )	можно сделать				три основных вывода:

-с увеличением Яц возрастает крутизна детекторной харак­ теристики ;

-детекторные диоды должны иметь большие показатели терми­

ческого потенциала *РТ	для получения	больших	значений	кру­
тизны;
^ о увеличением уровня	сигнала	снижается	степень	не­

линейности детекторной характеристики, и, наоборот, детектиро­ вание "слабых" сигналов сопровождается значительными нелинейными искажениями закона модуляции. Этот вывод следует из ( 9 ) с

учетом свойств функции Бесселя	Ус ( X ).
В этой связи различают два режима работы диодного амплитуд­
ного детектора.
3 .1 . д т ж ъ ш л ш я В	СЛАБЫХ СЛП1М0В.

Положим, что Ц с ( t

- немодулированное

\

о

гармоническое

колебание "малой" амплитуды. Разложим функцию

) в степенной ряд вблизи точки

U j

=

0

1

lY«)

i'Vo) .

i j - f f c ) * ! ? -

■

< » >

где

$

{

o

) -

ток

покоя диода; |

(о) -

производная

1г

-

го

порядка в

точке И л

= 0 . Подставив в

( Ю )

( г

)=

= U t

(

-fc

)

= Uw<. C

O

S и пренебрегая при малых токах

Ц

If

влиянием смещения

U -

. находимпостоянную составляющую тока

1 =

=

f (°)

+

4

£ М(0)

i

И

)

Таким образом, при малых воздействиях детекторная характерно-: тика дноиного детектора является квадратичной. Переменная сос­ тавляющая тока

= S'OOlWWSUt -t

+ ^

(

К

)

Рассмотрим влияние

напряжения смещения

U = ка вид детек­

торной характеристики. Это

напряжение

смещает

рабочую-точку дио­

да, снижая

приращение

постоянного тока. В

этом

случае

Г .

=

= f

(tlmcJ

)» т .е .

является функцией

двух

перейденных

Umc л

ц _

. при условии

малости

U ^ c

полное

приращение

постоян­

ного

тока может быть найдено как сумма двух частных приращений -

- за

счет

изменений

U ^c

и

[ з ]

:

( 13 )

:слъку	напряжение	U	стремится закрыть диод
асе Л	). Лз ( 13	)	имеем:

,У ( * ) и £

4	J'(o)
			т *	\
{/ $	\ о +)	йн	V -L-S	/

янное напряжение на нагрузке детектора:

( 15 ) является уравнением детекторной характеристики.

слабом сигнале эта	характеристика также,			как	и ч I I	),	имеет
:ратнчный вид. При	f /i* ( o } «	R4	постоянное напряжение				об-
:D пропорционально	крутизне	S Ад	= 4 /	-f Ч с )	l -бпа	в	ра-

ОТ р

мапрзтичность детекторной характеристики приводит к значи­ мым нелинейным искажениям при детектировании .VI сигналов, ствнтельно, в этом случае постоянное напряжение

и , - А и Д ( i + rviAMx ( ± ) f ,

С 16 )

Д	-	постоянный коэффициент. При X	(	± ? = C csSl-t ,
v 16	) имеем:
а » т А		( 1 + Z m AM tos Ш +
		* и • u *t ( 1 + 2 т Ам 60S Я	4	♦

oxs т АМ ^ o,s т Агн u s z i U ) .

Как видно из ( 17 ), в составе выходного напряжения, кроме

составляющей		основной частоты модуляции £ 1				присутствует
составляющая частоты			2 П	. Коэрншиент		нелинейных искажений
в этом случае		ра^ен	[ 3 ]	:
р		A - t - f O . ш Д _ тд_м
Й" "		А ■Щ	2 т . „ "		А		‘ 16 1
Поскольку	допустимое		значение		ф>радиовещании		не превышает
нескольких	процентов		( ^ ^ 5;\: ),		это налагает ограничения на
допустимую глубину амплитудной модулях::::! в передатчике
Дополнительным недостатком квадратичного детекторз является
низкий коэффициент передачи,				затрудняющий работу			последующих
усилительных каскадов.

Входное сопротивление .знойного детектора моде? быть опреде­ лено из ( 10 ), учитывая, что нагрузка детекторз обладает очень малым солоотивленлем для тока высокой частоты. Получим

Таким образом, входное сопротивление детектора приблизительно равно его внутреннему сопротивлению в рабочей точка.

3 .2 . ДПТЖТ.'1РОвАц;^ В ? "А Л "СЙДКийХ" слгпапоз.

Вольт-амперную характеристику диода в области больших ам­ плитудных токов представим с помощью линейной аппроксимации ( рис.5 ). В режиме "сильного” сигнала будет проявляться режим

отсечки выхояного тока диода и устанавливаться заметное смеще-

ние на анод диода. Действительно,работа д :ода происходит в двух характерных областях: А - диод открыт, Б - диод закрыт. В от­

крытой области на

(?н

возникает

отрицательное

автоматическое

смещение

М.-

= -•J _ R ц

9 которое

изменяет

положение

рабочей

точки на

характеристике

диода,

смещая

ее

в

область

Б

( рис.5 ).

Тогда выходной ток будет проходить через диод не непрерывно,

как в случае слабого сигнала (

см.

рис.Б

),

а в течение тех ин­

тервалов

времени, когда напряжение на диоде

Мс -Ц - > 0

. На

рис.5 показан

угол

отсечки

0

тока-диода.

На

интервале

времени,

соответствующем

углу

2

О

,

происходит

быстрый

заряд

конденсатора

Си

через

открытый диод МD

( см.

рис.1 ),

а в

точение времени, когда диод

закрыт,

конденсатор С н

разряжается через

резистор

. Так

как

величина

Йц

вы-

%

бирается

относительно большой,

то

разрад

конденсатора

происхо­

дит значительно медленнее его заряда

рис.6 ).

Проведем количественны'! анал:з работы амплитудного детекто­

ра в режиме "сильных" сигналов,

полагая,

что U c ( i

)

= Uwct o i ^ .

1з.ряс.5

следует,

что ток

открытого длода

[ 2

]

:

* S ( и ыс WS

-Ц = ) = S uWi (cos юД - ^

, ( 19 >

где S - dij/clU j - статическая крутизна БЛЙ диода на рабочем участке. Учитывая, что U - j и ^ с = COS в ( см.рис.Б ), из ( 19 ) получим:

Уестоянная		составляющая		тока будет ратка:
	а г				в
1 =	\ ^ М ) 4 < о Я			= ^ = 5	-
	О							Q
-t'$ £ )dM cH		~		9 ~&со$&),		(	21	)
Напряжение		U	определяется		выражением:
U -		S Иже $М (			.	(	22	)
	~ -----;— :—		(S i-и 0 - 0СО&&).
		JT"
Г егда
	J L ,	г С й 6 > , ^ ( ы в - е ы е ) ,				( , 3 ,

	^:df <9 -	О,	-	~^—		( 24 )
	1				Rh	$
Уравнение ( 24 ) может быть						использован с для нахождения угла
отсечки	импульсов		тока		диода	[ 2 ^ . У о : милых значениях
f)	, разложив			(9	в степенно:: ре:н и учтя лишь первые
пта члена, из (		24	)	имеем

0 ~ V i

этих условиях отношение	Ц-/Ц		=&)$(? хзрлнт ?р::зрется лишь
	'/	*с		_

IS

углом отсечки

В

, величина которого

определяется крутизной

ВАХ диода

S

в

содротнвдеялегл нагрузки

R4

и не

зависит

от

величины сигнала

Uuc . Физическая сущность этого явления

свя­

зана с тем, что с увеличением

1/*с автоматически

возрастает

величина

сщекпя

рабочей точки,

так что угол

В

остается не­

изменным.

При наличии медудяпми несущего колебания и учитывая,

что

Ccs6=ll=/U („t [i*m;,MX(t)],

: . Г : п р и

ХН)

=

<ГН

u =

-

u MC ель & -Угг;АИ

и мс т д с о ъ Ш

( -,G )

Первое слагаемое в { 26 ) но содермнт инНормапнл

о сообщении

X

(

t

).

Зтооо;

слагаемое в

( Ко

)

имеет впд|У) U

AM ^

откуда

следует,

что д :одним детектор в режиме"сильного" сигнала

является

"линейным" детектором. J OKOH детектор пр.: значениях

COS 6?

<5лпзких к един :цз не

создает нелинейных искажении

модулирующего

сигнала

ОС

( 't

).

Определим величину входного

сопротивления детектора. Пад­

кость

сигнала в нагрузке

=

U * / ^ н

( ^7 )

Эта мощность практически равна мощности

Р /х

, отдаваемой во

входное сопротивление диода

Rtf#

источником сигнала, так как

потерн мощности в диоде пренебрежимо малы . Величина

Р &

=

С. э?<р.

,

( 2 3 )

где Uc ,

-

эмбзктнвноо значение гармонического

напряжения

входного

сигнала,

оавное

. Тоша, подравнивая

/

(	20 ) '! С 2?	),	и !/й ц = u J L / 2 R &				,	откуда
(с	.учетом того,	что	напряжение		U -	стремится к	U ^ ,c	)
			Z-Zt -	Rh	/? -		2Э )
	Вы ражен.го	( 26	) лишь	приближенно описывает			п о :::; ее	детекти ­
рования "сильного" сигнала в лвяоиком режиме. На							с злел деле при
данном режиме работы, также как это						имело место	при пегактирова­

нии "слабых" сигналов, будут наблюдаться нелинейные искажения. Рассмотрим причины, приводящие к искажениям сообщения X ( i )

в режиме детек?.:ровзн::я "сильных" сигналов. Полине'.нка искажения

омоют

различную

юхзическую природу

^

2

у “ По-noрлил^

BCvT.no сущ ествует

h tih h b th kh

уча от л-*

пет-к? ори об

характеристики

( н а

ри с.4 , например, область

С

. бе­

ле

ограничить максимальную величину

ГУ1АМ

зн ачен и я:

ч1Г | АМ ) д

то

можно нэоти

уровень несущего

колебания

И ^ с , который гаран­

тирует работу вне ^оланолного участка детекторной: характеристи­

ки :

С ^ ~ ^А * )

^

у

О т к'^ра

^ и^с

- ^И4с /"О

^/4 м )

•

1а к ,

нсЦуример,

и*! с= (

---

;>?дм = J , 9 ,

0,05

-

0,1

)

3

-ее:.:

им Ю 1 - 2 )3.

По-вторых,

При

детектировании

возникают

н о т: но.ивыо нскаже-

вия,

обусловленные различием

сопротивления

нагрузки

детектора по

иеогвенному и переменному токам, для того, чтобы сопротивление

резв

л тел ьн о го

конденсатора

Ср

было

бы

пр?н:-брето:в:: малым по

сравнению с эквивалентным входным сопротлвлен :зм

необходимо выполнимо

условия: С,>

</ П

•

R„ х

» где

ot

=

ТогЭоу

*'

7

току

*нч

ла-

= С, Зо. . . . О*,и .VHагру зкой по переменному

будот являться

реллельное соединение рез-ютэров,

Я м

и

R ^ 4 .

бопрзтнзлз-

н.-е нагрузки по

переменному току

Р

_

Яуич

у

о

4

Ч

V- W

/

Сопротивление нагрузкл по постоянному току равно

Rw_

=

Яц .

Амплитуда тока

низкой частоты

( прл модуляплл с частота:';

дП_ )

при значок:;:: СО S ©

= 1

будет

равна

U_fl_

Мдм U*с

K si

Через

резистор

•RH проходит

постоянный

ток

Д -

“

^ = /

.

Запирание диода, а следовательно, и отсечка тока через диод

бу­

дут отсутствовать,

если

^

I -

, т.н .

т Ам

^

я н„ /

я н .

V О*.

)

Поскольку

обычно (Y)am— 0,-J... .0,9

выполнен::?

условля ч 3~

)

тель

монет оказаться затрудненным, так как при этом требуется иди

малое

значение

Ян

( а

значит

и малое

R <?*

), пли вслывее

сопротивление

R унч

» которое трудно обеспечить при выполне­

нии У1-Г*1 на транзисторах

или микросхемах. Обычно полиглот

Ячнч

-

С 5 ....I G

)

RH

достаточным для

пренебрежения

нежней*

V

анма

искажениями,

обусловленными

различием

сопротивления

плгруз*

i

e

ки детектора по постоянному :: нетеменным токам.

3-тоетьих,' существуют

нелинейные иск жжения,

обусловленные

Ч . . _

заряда я

разряда конденсатора

С и

.'Бели счи­

нелинейной' >рор;*ло:1

тать нагрузку детектора безпн-рыпенной

,

то напряжение

на выходе

t( -

будет

елнеразкым с

напряжением

14дм

(

рис.7 ,а ).

Одна­

ко, при

Сн

£ 0

возникает

разовый сдвиг

мяеду

(Длм и

U =

. Ото

приводит

к

тону,

что начи .ая с

пон ята

времени

t i

( рис.7 ,б

)

до момента

времени

при

UAM< Ц -

конденсатор

С и

будет

разряжаться

через

и

\

• напряжение

на

(

резистор

К«

этом временном

участке будет следовать экспонент:опальному закону разряда конден­

сатора, а не закону модуляции. 3 момент времени ^ ( ^ Ам =

диод откроется и напряжение нз выходе детектора будет вновь повто­ рять модулирующий сигнал. Зля уменьшения искажений рассмотренного

вида

следует ускорить

разряд конпенсатора.'

С н

» начиная

с момен­

та

4 1

, т .е . должно

выполняться неравенство:

<dlU

d 4

Ы ,

' d i r

Ч н ,

< 33 )

;jo

= 111 с?*р(~

RH)

,

где

Ц3 '

-

напригао-

ние на нагрузке в

0

, поэтому

момент

-t

=

3 U= х

ц й

(

— — )

= ------ —

fo p f-

— —

)-

( 34

>

Ч я ,

сн |?н

r \

c h r„

/

Так

как

ЦАн (4 )

^ Иыс [ 1 + т дм ЗсОВ] •

т0 из

( 34 ) для го^мэ~

нической модулирующей

руакции

с- члстотойЛпри

4:

= i \

,

следует:

< з г , )