76. Частотные детекторы

Должен осуществить преобразование частотно-модулир сигнала в напряжение,меняющееся во времени по такому же закону, что и частота детектир сигнала. Сущ-ет несколько типов детектир радиосигналов, кот различаются способом устранения влияния на рез-т детектир-ния паразитной амплит модуляции, используя амплитуд.ограничения.

При отсутствии сигнала на входе диоды VD1 и VD2 открыты. При подаче на вход переем напряжения VD1 пропускает отриц полупер-ды, а положит импульсы ограничивает. VD2 полодит имп-сы пропускает, а отриц – ограничивает.

Если сигнал с частотой равной резонансной частоте контура то на вых получаем максим.амплитуду напряжения.

Если частота вх сигнала не равна резонансной частоте контура то U_вых падает. Его изменение определяется АЧХ контура.

Детектор с расстроенным контуром – его схема преобразовывает предварительно органиченное частотно-модулир. Колебание в ампл-модулир колебание.

Если на входе действ сигнал с частотой, соответствующей резонансной ч-те контура, то на вых получ макс.амплит-ное напряжение. Если же частота сигнала измен или отклонена от резанансной, то выходн напряжение уменьш. Изменение вых напряжения измер АЧХ контура.

77. Электронные ключевые схемы. Электронные ключи на биполярных транзисторах;

Электронный ключ - устройства, которые под действием внешнего управляющего сигнала замыкают или размыкают электрическую цепь.

Электронный ключ в стационарном состоянии находится в одном из двух состояний: разомкнутом или замкнутом.

В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые.

В основе цифровых схем лежат простейшие транзисторные ключи – аналоги металлических контактов, и предназначены они для формирования и преобразования последовательностей электрических импульсов, заданных соответствующим кодом.

Аналоговые ключевые схемы подключают или отключают аналоговые сигналы ко входам усилительных и преобразующих устройств.

Цифровые ключи используются в устройствах вычислительной техники, цифровой связи, дискретной автоматики.

Ключи на биполярном транзисторе

Т ранзисторный ключ в общем случае состоит из транзистора, базового сопротивления, обеспечивающего режим управления по току R_б>>r_вх, сопротивления коллектора и нагрузки. Транзистор в ключевой схеме может включаться по схеме с ОБ, ОЭ, ОК. Наибольшее распространение получила схема с ОЭ.

Транзистор в схеме работает в ключевом режиме, характеризуемом двумя устойчивыми состояниями: режимом отсечки и режимом насыщения. Для удобства рассмотрения процессов, протекающих в транзисторе, на выходной характеристика строится нагрузочная прямая, описываемая уравнением . Режим отсечки транзистора обеспечивается при отрицательных потенциалах базы U_вх<0. Под действием входного напряжения эмиттерный переход закрывается, ток базы I_б=–I_кбо, в коллекторный цепи протекает небольшой обратный (тепловой) ток коллекторного перехода I_кбо. Этому состоянию соответствует рабочая точка 1 на статической характеристике, которая определяет величину выходного напряжения

. (9.1)

Критерием выбора транзисторов, работающих в ключевом режиме, является малое значение I_кбо. Сопротивление транзистора в закрытом состоянии велико и равно

. (9.2)

Для уменьшения времени зарядки барьерной емкостей ключа, влияющих на быстродействие схемы, сопротивление R_к. выбирают небольшим порядка единиц кОм. Поэтому выходное сопротивление ключа определяется параллельным соединением R_к и R_т

. (9.3)

При подаче на вход положительного напряжения ток базы возрастает, и при соответствующем его значении транзистор из режима отсечки переходит в режим насыщения (точка 2 рис. 9.2). Увеличение тока базы вызывает увеличение тока коллектора I_к, а напряжение U_кэ на открытом транзисторе уменьшается. Падение напряжения на открытом транзисторе невелико и его называют остаточным напряжением U_кэ нас. При изменении температуры окружающей среды напряжение U_кб и U_эб изменяются приблизительно на одну и ту же величину, а напряжение U_кэ нас, является разностью этих напряжений и изменяется очень мало. Такой ключ называют инвертирующим (инвертором). Через транзистор в этом случае протекает максимальный ток, который называется током насыщения

До некоторого граничного значения тока базы I_б гр сохраняется соотношение между токами электродов транзистора, характерное для активного режима

, где h_21Э статический (усредненный) коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ (а не дифференциальный коэффициент h_21э при малом входном сигнале).

При дальнейшем увеличении тока базы (I_б>I_б гр) транзистор переходит в режим насыщения. Для оценки глубины насыщения транзистора вводят параметр S (коэффициент насыщения), который показывает во сколько раз ток, протекающий в цепи базы, больше I_б гр при вхождении транзистора в режим насыщения

. (9.7)

При достижении током коллектора тока насыщения возрастание коллекторного тока прекращается.

На переходные процессы в транзисторе сильное влияние оказывают емкости р–n переходов. Когда напряжение U_бэ достигнет порогового значения (момент времени t₃), резко возрастают инжекция носителей из эмиттера в базу и диффузионная емкость C_диф э, рост U_бэ замедляется, в коллекторной цепи появляется ток, создающий падение напряжения на резисторе R_к.

Интервал времени с момента подачи входного сигнала до момента, когда ток коллектора достигает 0,1I_к нас, называют временем задержки, и его можно рассчитать по формуле

, где ;

 ‑ усредненные барьерные емкости эмиттерного и коллекторного переходов.

Коллекторный ток возрастает по экспоненте, стремясь к величине I_б1h_21э

. (9.13)

Интервал времени с момента нарастания фронта выходного импульса тока от 0,1I_к нас до 0,9I_к нас называют временем нарастания, и оно равно

. (9.14)

Суммарное время t_зд+t_нр=t_вкл называется временем включения. За это время накапливаемый заряд в базе достигает значения Q, характерного для активного режима. С увеличением времени воздействия входного сигнала транзистор переходит в режим насыщения, заряд в базе достигает значения Q_б нас.

Скачкообразно понижается напряжение на базе, связанное с изменением напряжения на сопротивлении базы r_б: .

Время с момента подачи на базу запирающего импульса до момента, когда ток коллектора уменьшается до 0,9I_к нас называется временем рассасывания t_рас

, где '_  _ ‑ эквивалентная постоянная времени, равная времени жизни неосновных носителей заряда в базе в режиме насыщения.

Время с момента уменьшения тока коллектора от 0,9I_к нас до 0,1I_к нас называют временем спада (среза) t_сп

. (9.16)

Суммарное время t_вык=t_рас+t_сп называется временем выключения. Время включения и время выключения характеризуют быстродействие ключа.