1. Исходные данные к проектированию

Исходными данными для проектирования тракта усиления промежуточной частоты (ПЧ) и детектирования АМ модулированного сигнала являются:

- номинальное значение ПЧ f₀ = 200 кГц ;

- выходное сопротивление источника АМ сигнала на входе тракта R_ист;

- амплитуда выходного сигнала амплитудного детектора (АМ детектора) U_вых = 3В;

- сопротивление нагрузки АМ детектора R_н = 10кОм;

- частота модуляции F = 3кГц;

- амплитуда входного АМ сигнала тракта U_вх = 20мВ;

- исполнение АМ линейного детектора на ОУ;

- коэффициент глубины АМ модуляции М = 0,7.

Произвести проектирование резистивного тракта усиления промежуточной частоты f₀ и линейного детектирования тонального АМ модулированного сигнала u (t)=U_н (1+McosΩt)cosω₀t, полагая входной сигнал тракта ПЧ предварительно отфильтрованным полосовым фильтром с выходным сопротивлением R_ист =300 Ом.

2 Проектирование амплитудного детектора

Детектированием называется процесс преобразования модулированного высокочастотного сигнала в колебание, форма которого воспроизводит низкочастотный модулирующий сигнал. Детекторы (демодуляторы) выполняют функцию, обратную функции, осуществляемой модуляторами. Детекторы по назначению могут быть амплитудными, частотными, фазовыми, импульсными, причем АМ детектор может быть линейным и квадратичным. В данной курсовой работе проектируется линейный амплитудный (АМ) детектор.

Рассмотрим процесс линейного диодного детектирования простейшего тонального АМ-сигнала. На вход АМ детектора подается на ПЧ АМ модулированное колебание вида:

, (1)

где - амплитуда огибающей АМ модулированного сигнала;

U_н –амплитуда огибающей несущей .

При АМ модуляции НЧ сигналом сообщения амплитуда огибающей АМ модулированного сигнала изменяется по закону

Выходное напряжение детектора должно быть низкочастотным , пропорциональным передаваемому сообщению e(t).

Эффективность работы амплитудного детектора оценивается коэффициентом передачи (коэффициентом детектирования), представляющим отношение амплитуды выходного низкочастотного напряжения к амплитуде огибающей входного модулированного сигнала

(2)

Расчет многокаскадного тракта приема АМ модулированных сигналов будем производить с конца тракта, т.е. с амплитудного детектора.

На рис. 2.2 представлена схема такого линейного детектора на операционном усилителе (ОУ).

Рис. 2.2. Схема АМ детектора на операционном усилителе

На вход АМ детектора на ОУ подается на ПЧ АМ модулированный сигнал.

Коэффициент детектирования (2) для линейного режима диодного детектора равен

, (3)

где S – крутизна вольт амперной характеристики (ВАХ) выбранного диода в прямом включении,

R_Н – сопротивление нагрузки детектора.

Для дальнейшего расчета детектора необходимо выбрать диод. Выбор диода производят согласно требованию к сопротивлению диода в прямом включении. Необходимо примерно в 50 – 100 раз. Выбираем диод МД3 (Приложение 1):

Ом

Крутизна характеристики диода при U_ПР = 0,6В равна

мА/В (4)

Для найденных параметров диода находим значение коэффициента детектирования (3)

Амплитуду огибающей АМ сигнала на входе детектора найдем (без учета коэффициента усиления ОУ) из уравнения (2):

В (5)

ОУ интегрального детектора имеет некоторый коэффициент усиления К_ОУ, который найдем после оценки общего КУ тракта.

Предварительно оценим общий коэффициент усиления, который должен производить тракт от источника сигнала до выхода детектора:

, (6)

Зададим коэффициент усиления К_ОУ ОУ детектора равным 20. Для этого интегрального АМ детектора с включением ОУ по схеме с инвертирующим входом найдем сопротивления, определяющие заданный К_ОУ, из уравнения:

Выберем сопротивления R₁ и R₂ согласно ГОСТ 2825-67 равными 1,5кОм и 30кОм соответственно.

Тогда амплитуда АМ модулированного сигнала на входе интегрального детектора равна

(7)

Найдем входное сопротивление детектора на ОУ с инвертированным входом

кОм

Выберем нагрузочную емкость С_Н из двух условий фильтрации частот f₀ и F и допустимых напряжений на конденсаторе не менее 2 U_ВЫХ

,

Ф Ф

Этим условиям удовлетворяет номинальное значение С_Н==680 пФ

Выбираем значения двух источников питания ±Е_П операционного усилителя с запасом из условия

В

Получены параметры К_общ ,К'_ОУ, U'_ВХ , входное сопротивление детектора, необходимые для дальнейшего расчета усилительного элемента (УЭ) тракта. Входное сопротивление ОУ детектора является сопротивлением нагрузки для предыдущего УЭ, а входное напряжение детектора – выходным напряжением предыдущего УЭ.