Двухполупериодные детекторы

Измерительный детектор. Детектор (рис. 8.1, а) измеряет дей­ствующее значение переменного сигнала с частотами более 500 кГц. Малое падение напряжения на базо-эмиттерном переходе в тран­зисторе позволяет измерять сигналы с амплитудой от 50 мВ. Вход­ное сопротивление схемы для положительной полуволны сигнала больше 100 Ом, а для отрицательной полуволны — более 2 кОм. На рис. 8.1,6 проиллюстрирована зависимость показаний измеритель­ного прибора от входного сигнала.

Рис. 8.1

Детектор с большим динамическим диапазоном. Детектор (рис. 8.2) осуществляет преобразование входных сигналов с амп­литудами от единиц милливольт до 5 В. Кроме детектирования схема осу­ществляет усиление преобразованного сигнала. Регулировка усиления выпол­няется с помощью резистора R2. Коэф­фициент усиления может меняться от единицы до нескольких тысяч.

При действии на входе сигнала положительной полярности на выходе ОУ DA2 формируется сигнал также по­ложительной полярности, причем диод VD4 будет закрыт, а диод VD3 откры­вается и к выходу подключается рези­стор R2. С этого резистора на инверти­рующий вход ОУ DA2 подается сигнал ООС. Отрицательная полярность вход­ного сигнала проходит через усилитель DA2 и открывает диод VD4. По сигна­лу отрицательной полярности ОУ работает в режиме повторителя сигнала. Через резистор R2 отрица­тельный сигнал поступает на вход ОУ DA1. На его выходе фор­мируется сигнал положительной полярности, который проходит через диод VD2 на выход схемы. Коэффициент передачи для этой полуволны входного сигнала также устанавливаемся резистором R2. В детекторе можно применить различные типы интегральных микросхем.

Чувствительный детектор. Детектор (рис. 8.3, а) имеет ччвст-вительность 0,2 мВ. При этом сигнале постоянная составляющая на входе равна 3 мВ. Передаточная функция детектора показана на графике рис. 8.3,6. Коэффициент усиления детектора меняется с амплитудой входного сигнала. Для сигнала более 10 мВ коэффици­ент усиления превышает 10³. Эти характеристики детектора получа­ются за счет того, что транзистор VT2, который детектирует сиг­нал, находится под плавающим пороювым напряжением. При от­сутствии сигнала постоянное напряжение коллектор — база транзи­стора VT1 соответствует напряжению, которое открывает VT2, и равно примерно 0,6 В. Входной сигнал, усиленный транзистором VT1, управляет работой второго транзистора. Положительная по­луволна входного сигнала закрывает транзистор VT2, а отрица­тельная полуволна открывает. Выходной сигнал транзистора VT2 поступает в базу следующего транзистора, который уменьшает вы­ходное сопротивление детектора и увеличивает его чувствитель­ность. Для создания смещения на транзисторе VT3 служит рези­стор R4. С помощью резистора R6 компе нрчется коллекторный ток транзистора VT3 при отсутствии входного сигнала. На графике рис. 8.3, б приведена зависимость постоянного выходного напряже­ния от напряжения на входе.

Рис. 8.2

Детектор на ОУ. Детектор на ОУ (рис. 8.4. а) обеспечивает эквивалентное уменьшение прямого паления напряжения на выпря­мительных диодах до 1000 раз. За счет этого достигается точное соответствие между амплитудой входного переменного напряжения и выходным постоянным напряжением. Эта схем? обеспечивает де­тектирование сигналов с амплитудой в несколько милливольт Однако при малых уровнях входного сигнала точность схемы ухуд­шается, что связано с влиянием ограниченного усиления, наличием смещения и его температурного дрейфа и т. п. на выходные харак­теристики де1сктора. Kpove того, сказывается разброс прямою падения напряжения на диодах. В некоторой степени влияние этих причин можно уменьшить, если применить сднополупернодное вы­прямление (рис. 8.4,6). Постоянный уровень на выходе интеграль­ной микросхемы можно скомпенсировать подстройкой сопротивле­ния резистора R2 или балансировкой ОУ (см. гл. 1). Детекторы работают на частотах не выше 10 кГц.

Рис. 8.3

Рис. 8.4

Детектор с ограниченной полосой частот. Схема детектора (рис. 8.5) обеспечивает детектирование сигналов с малой амплиту­дой в частотном диапазоне от 3 до 15 кГц. По постоянному току ОУ имеет коэффициент усиления, равный 2, а по переменному сигналу — 100. Полоса пропускания ОУ ограничена емкостью кон­денсаторов С1 и С2, что способствует уменьшению шумового сиг­нала на выходе. Кроме того, из-за малого усиления по постоянному току снижены температурные и временные дрейфы ОУ.

Двухполупериодный детектор. Детектирование осуществляется детектором на ОУ DAJ, который разделяет положительные и отри­цательные полуволны входного сигнала (рис. 8.6). Поскольку со­противления открытых диодов разные, то необходим подбор рези­стора R3, которым добиваются равенства сигналов на входах уси­лителя DA2. Второй усилитель объединяет полуволны входного сиг­нала и усиливает их в 10 раз. На выходе схемы присутствует сигнал положительной полярности. Схема осуществляет детектиро­вание сигналов от 10 мВ при 1 В на выходе. Чувствительность де­тектора можно повысить, если увеличить коэффициент усиления обоих усилителей, однако при этом уменьшается верхняя граничная частота детектора. Частотный диапазон детектора определяется ча­стотными свойствами используемых ОУ. Интегральные микросхемы К140УД1 позволяют получить граничную частоту свыше 1 МГц, а микросхема К153УД1 — 100 кГц.