Амплітудний детектор

Лабораторна робота

В«Амплітудний детекторВ»

Теоретична частина

амплітудний детекторназивається радіотехнічне пристрій, в якому здійснюється виділення замплітудно-модульованого високочастотного коливання (рис. 1а) модульованогосигналу (рис. 1в). Детектування може здійснюватися як в нелінійних, так ів лінійних ланцюгах з періодично змінними параметрами. На практицівикористовуються нелінійні амплітудні детектори.

На рис. 1бпоказана функціональна схема нелінійного амплітудного детектора, що міститьнелінійний елемент (НЕ) і фільтр (Ф), що пропускає модулирующие коливання.

Придетектуванні немодулированного високочастотного сигналу вихідна напругадетектора має бути постійним. У цьому випадку амплітудний детектор працюєяк випрямляч змінного струму.

В залежностівід величини вхідного сигналу розрізняють квадратичний режим детектування(Слабкий сигнал) і лінійний (великий сигнал).

В якостінелінійного елемента в амплитудном детекторі можу бути використані: діод,тріод, пентод або транзистори.

У справжньоїроботі в схемі амплітудного детектора використовується діод, а фільтром служитьзгладжує конденсатор. Такий детектор називають доданими. На рис. 2 наведенасхема діодного детектора.

ОпірR - це опір тихланцюгів або приладів, які підключаються до виходу детектора.

Аналіз роботи В«лінійногоВ»детектора

<p>

Розгляд роботидетектора почнемо зі схеми, яка не містить конденсатор (див. рис. 3).

Будемо вважати, щонапруга Е (t)на вході змінюється по гармонійному закону Е = Е sin wt,тобто сигнал не модулирован і детектор працює як випрямляч. При великомурівні вхідного сигналу вольтамперних характеристику діода з достатньоюточністю можна апроксимувати ламаної прямої, проведеної на рис. 4а.

Цей випадокдетектування, при якому нехтують нелінійністю характеристики діода напрямої гілки, називається лінійним.

Діод відкритий вПротягом періоду, коли на його аноді (т. А) є позитивний щодокатода (т. К) потенціал. У детекторах опір діода R у відкритому станібагато менше навантажувального опору, тому в цей відрізок часу великачастина напруги E падає на резисторі R. Форма випрямленої напруги U повторює форму вхідногонапруги Е (t).Протягом іншої половини періоду діод закритий і напруга на виходівипрямляча дорівнює нулю. З трафіку (рис. 4в) видно, що вихідна напругасильно пульсує. Одним з основних параметрів випрямляча єкоефіцієнт пульсацій К. Коефіцієнтомпульсацій називається відношення амплітуди максимального змінної складовоїна виході до середнього значення випрямленої напруги. Середнє значеннянапруги (рис. 4в) або його постійна складова дорівнює

U == U/p = 0.318 U,

де U - амплітуда пульсаційнапруги U. Слід зауважити, що, оскільки пряменапруга на діоді дуже мало, то можна вважати Uе. Випрямлена напруга U містить такожзмінні складові, з яких максимальну амплітуду U має складова основнийчастоти змінної напруги Є.

Використовуючирозкладання в ряд Фур'є, отримуємо

U = 1.57 U.

Звідсивипливає, що коефіцієнт пульсацій в схемі випрямляча досить високий

До == 157%.

Длязменшення пульсацій напруги застосовують спеціальні згладжують фільтри.Найпростішим фільтром може служити конденсатор великої ємності, якийвключається паралельно резистора навантаження R (див рис. 2). Включенняконденсатора істотно змінює умови роботи діода.

Під часдеякої частини позитивного напівперіоду, коли напруга на діоді пряме,через діод проходить струм, що заряджає конденсатор до напруги, близького до Є. Зарядка конденсаторачерез порівняно малий опір діода відбувається швидко. У той час,коли струм через діод не проходить, конденсатор розряджається через навантаження R і створює на нійнапругу, яка поступово знижується. На рис. 5 момент часу t - це той момент, колипотенціал катода в процесі зарядки конденсатора порівнюється з потенціаломанода і струм через діод припиняється, незважаючи на триваючий позитивнийнапівперіод напруги Е (t). Конденсатор не встигає помітно розрядитися за час міжімпульсами струму діода, тобто за час Dt = t-t, так як RC>> Dt.Починаючи з моменту часу t позитивної частинисинусоїдальної напруги, потенціал анода стає вище потенціалу катодадіода і відбувається швидка підзарядка конденсатора до колишнього значеннянапруги на ньому в момент t.

Отже, зарядкаконденсатора через порівняно малий опір відкритого діода відбуваєтьсяшвидко, розряд ж на великий опір навантаження R вчиняється набагатоповільніше. Внаслідок цих двох по різному поточних процесів напруга наконденсаторі і включеної паралельно йому навантаженні пульсує незначно.

Напруга наконденсаторі U прикладена плюсом до катода, мінусом доаноду діода. Тому напруга на діоді U визначається різницеюміж вхідною напругою Е і напругою на конденсаторі.

U = Е - U

Максимальнезворотна напруга на діоді виходить при від'ємному значенні вхідногонапруги Е = - Е. Оскількинапруга на конденсаторі також близько до Е,то найбільшу зворотна напруга близько до 2 Є.На рис. 5 вказаний момент часу t, коли реалізується найбільше зворотненапруга. Таким чином, застосування подвоює зворотна напруга попорівнянні з його значенням при відсутності конденсатора. Як наслідок, діодслід підбирати так, щоб він витримував це зворотна напруга.

Практична частина

1.ОтримаємоВАХ діода на осцилографі при двох різних значеннях навантажувальногоопору (графіки 1 і 2).

2.Зберемосхему діодного випрямляча без конденсатора, отримаємо осцилограму вихідногосигналу (графік 3).

3.Включимов схему конденсатор і отримаємо осцилограми вихідного сигналу в залежності відчастоти fпри ємності С = 0.05мкФ (графіки 4-6) і від ємності конденсатора при частоті f = 9000Гц (графіки 7-9).

Висновок

У данійроботі ми вивчали амплітудний детектор; отримали вольтамперних характеристикудіода, по виду якій визначили величину прямої напруги, починаючи зякого можлива лінійна апроксимація ВАХ. Також ми вивчали форму вихідногосигналу діодного випрямляча в залежності від величини ємності конденсатора С ічастоти f.Всі залежно збігаються з теоретичними.

Література

1. В.Н. Ушаков. В«Основи радіоелектроніки тарадіотехнічні пристрої В». М., В«Вища школаВ», 1976

2. Є.І. Манаєв. В«Основирадіоелектроніки В». М., В«Радіо і зв'язокВ», 1985