Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Принцип действия и характеристики диодного детектора
Значение тока через диод ig для режима покоя (uc(t)=0) может быть найдено из уравнений:
(5) где Ug – напряжение на диоде VD (рис. 1). Первое уравнение является уравнением вольтамперной характеристики (ВАХ) диода как безынерционного нелинейного элемента. Из-за нелинейного характера ВАХ , форма тока через диод ig при синусоидальной форме сигнала uc(t) не является синусоидальной. В составе тока появляется постоянная составляющая, которая, протекая по резистору Rн, создает падение напряжения U=, смещающая положение рабочей точки. При увеличении амплитуды входного напряжения смещение рабочей точки увеличивается, и ток через диод будет приближаться по форме к однополярным импульсам, открывающим диод при положительных значениях входного напряжения.
Вольтамперная характеристика диода в широком диапазоне токов достаточно точно аппроксимируется экспоненциальной зависимостью: , (6) где Iоб– абсолютное значение величины обратного тока диода, φT– температурный потенциал, равный при Т=293˚ K примерно 26 мВ. Зависимость постоянной составляющей U= от амплитуды приложенного напряжения Ucдается детекторной характеристикой (рис. 3). Анализ выражения (6) позволяет сделать два основных вывода: · с увеличением Rнвозрастает крутизна детекторной характеристики, · с увеличением уровня сигнала снижается степень нелинейности детекторной характеристики, и наоборот, детектирование «слабых» сигналов сопровождается значительными нелинейными искажениями закона модуляции. В этой связи различают два режима работы диодного амплитудного детектора: · детектирование «слабых» сигналов, · детектирование «сильных» сигналов. В режиме «слабых» сигналов, нетрудно показать, что детекторная характеристика имеет квадратичный вид, т.е. , (10) и, соответственно, коэффициент нелинейных искажений в этом случае при x(t) = 0 равен: . (11) Например, допустимое значение kнв системах радиовещания не превышает нескольких процентов (kн £ 5 %), что налагает ограничения на допустимый коэффициент глубины амплитудной модуляции в передатчике. Дополнительным недостатком работы на квадратичном участке детекторной характеристики является малый коэффициент передачи, затрудняющий работу последующих усилительных каскадов. В режиме «сильных» сигналов вольтамперная характеристика диода аппроксимируется линейной зависимостью ig=f(ug) (5). В этом случае появляется заметное напряжение смещения на анод диода из-за значительной величины U=, т.е. диод работает в режиме отсечки, и ток проходит через него только в течение тех интервалов времени, когда . На рис. 4 показан угол отсечки θ тока диода. На интервале времени, соответствующем углу 2θ, происходит быстрый заряд конденсатора Cн (рис. 1) через открытый диод. В течение времени, когда диод закрыт, конденсатор Cн разряжается через резистор Rн. Т.о., несмотря на наличие угла отсечки, диодный детектор и в режиме «сильных» сигналов является линейным детектором и при малых значениях угла q не создает нелинейных искажений модулирующего сигнала x(t). Нелинейные искажения при детектировании «сильных» сигналов определяются: · нелинейностью начального участка вольтамперной характеристики диода. При этом, чтобы гарантировать работу вне существенно нелинейного участка, например, в области 0≤Uc≤Uc(1) на рис. 2, необходимо выбирать значение Ucисходя из неравенства: ; (16) · различием сопротивлений детектора по постоянному и переменному токам. При использовании усилителя с входным сопротивлением RУНЧ ³ (5 – 10)Rн и выборе величины емкости разделительного конденсатора Cp, обеспечивающей его малое сопротивление по переменному току по сравнению с RУНЧиз условия: , (17) где Ωmin – минимальная частота модулирующего сигнала, этим видом нелинейных искажений можно пренебречь; · нелинейностью процесса заряда и разряда конденсатора Cн. При этом возникает фазовый сдвиг между напряжениями U= и ua(t). В моменты времени, когда ua(t) < U=, конденсатор Cнбудет разряжаться через резистор Rнпо экспоненциальному закону. Анализ показывает, что малый уровень нелинейных искажений этого вида обеспечивается при условии: , (18) где Ωmax – максимальная частота модулирующего сигнала. Кроме рассмотренных выше нелинейных искажений в режиме детектирования «сильных» сигналов возникают частотные искажения, обусловленные присутствием в выходном напряжении гармоник высокочастотного колебания. С целью уменьшения уровня колебания высокой частоты на выходе амплитудного детектора величина емкости конденсатора Cнвыбирается из условия: , (19) а коэффициент фильтрации в этом случае определяется выражением: kф = ωcCнrg, (20) где rg – сопротивление диода в открытом состоянии.
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 306; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |