Амплитудные детекторы (АД)

АД – четырехполюсник

1. Назначение. АД преобразует радиосигнал амплитудной модуляции в напряжение звуковой частоты, при сохранении закона модулирующего колебания.

2. Критерий функционирования АД: , при

Средства контроля: электронный осциллограф, головные телефоны

3. Решаемые задачи: качественное преобразование амплитудно-модулированного напряжения в напряжение звуковой частоты, усиление сигнала звуковой частоты, минимальная потребляемая мощность от возбудителя, фильтрация колебаний промежуточной частоты.

4 Показатели каскада. Критерии его работоспособности.

– Коэффициент усиления по напряжению

– Коэффициенты частотных искажений на верхней инижней звуковых частотах

,

– средняя звуковая частота.

– Коэффициент гармоник

– Входное сопротивление каскада для несущей PC

– Коэффициент фильтрации несущей PC

Структурная схема (рис.21,а).

– Структурные элементы АД.

ПЭ - преобразовательный элемент (VD,VT) формирует токи комбинационных составляющих из несущей и боковых составляющих AM C:

ФНЧ - фильтр нижних частот обеспечивает преимущественную Передачу напряжения комбинационных составляющих разностной частоты первых гармонгк несущей и боковых АМС, лежащих в диапазоне звуковик частот:

ИП - источник питания обеспечивает мощность постоянного тока, если в качестве ПЭ применен транзистор.

- элемент связи АД в УПЧ служат для ослабления влияния входного сопротивления АД на показания УПЧ.

- элемент связи АД с УЗЧ позволяет ослабить влияния входного сопротивления У34 на показатели АД.

УПЧ - возбудитель.

УЗЧ - потребитель.

Варианты АД.

– Классификация АД:

· По типу ПЭ: диодные или транзисторные;.

· По способу соединения основных элементов АД (В - ПЭ- ФНЧ): последовательный или параллельный;

· По элементной базе: дискретный или на микросхеме.

– Наименование каскада. В состав информации входит назначение каскада (АД) и его классификационные элементы.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АД НА ДИОДЕ С ДИСКРЕТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

(базовый вариант)

Схема каскада (рис.21,г).

Алгоритм исполнения схемы. В состав схемы входит две взаимосвязанных электрических цепи:

– ЭЦ I_д.- электрическая цепь тока диода: B(УПЧ)-ПЭ(VD)-ФНЧ ;

– ЭЦ I_н- электрическая цепь тока нагрузки: ФНЧ -m2(С_р)- УЗЧ .

Опознавание каскада на схеме:

– место подключения (назначение): УПЧ-АД-УЗЧ;

– структурные элементы: m1- , ПЭ-VD, ФНЧ- , m2-C_p, ;

– способ соединения основных элементов - последовательный: УПЧ- VD- ;

– элементная база дискретная.

Наименование каскада формируется из выше перечисленных компонентов.

Проверка технического состояния в лабораторных условиях осуществляется по технологии в соответствии с критериями П2 и 4 АД - четырехполюсник.

Анализ состояния функционирования каскада.

– Принцип детектирования АМС. Результаты обработки АМС элементами и цепями в каскаде приведены (рис. 21) в виде эпюр:

· при воздействии немодулированного колебания на (рис. 21,в);

· при входном модулированном сигнале на (рис.21, д).

Назначение и критерии функционирования цепей: -электрическая цепь тока диода ЭЦIд (УПЧ- ) обеспечивает преобразование немодулированного колебания в постоянное напряжение или АМС пульсирующее напряжение звуковой частоты ,критерий ее функционирования:

; или ;

· электрическая цепь тока нагрузки ЭЦIн выделяет переменную.составляющую из пульсирующего напряжения на звене фильтра , критерий ее функционирования .

Алгоритм поиска отказавшей цепи.

– Исходные условия. АД в состоянии отказа

– Виды отказа: обрыв (режим ХХ) или КЗ в одной из цепей.

– Последовательность операций:

· выясняют вид отказа: при подключении возбудителя при КЗ;

· в режиме К.З. последовательно размыкают электрические цепи, начиная с выхода до получения результата ;

· в режиме х. х. проверяют цепи со входа на выход:

ЭЦIд

ЭЦI_н

Анализ показателей каскада.

– Эквивалентная схема (рис. 21,6).

· Состав:

а. диод как идеальный вентиль с параллельно подключенными эквивалентными параметрами электронно-дырочного перехода ;

б. нагрузка (R_h), как эквивалентное сопротивление параллельно включенных ;

в. емкость фильтра (С_н) как эквивалентная для параллельно включенных

· Применение. Для анализа показателей каскада.

– Коэффициент усиления по напряжению:

. При

.Реально

– Входное сопротивление АД:

.

При умеренном шунтировании ПФ УПЧ вводным сопротивлением АД

Обычно

– Коэффициент гармоник каскада.

· Нелинейные искажения в АД вносит диод VD, так как имеет нелинейную ВАХ.

· При правильно - выбранном режиме работы VD можно звуковой частоты , критерий ее функционирования или ;

электрическая цепь тока нагрузки ЭЦIн( выделяет переменную составляющую из пульсирующего напряжения на звене фильтра (),критерий ее функционирования .

– Алгоритм поиска отказавшей цепи.

· Исходные условия. АД в состоянии отказа

· Виды отказа: обрыв (режим Х.Х.) или К.З. в одной из цепей.

· Последовательность операций:

а. выясняют вид отказа: при подключении возбудителя при к.з.;

б. в режиме к.з. последовательно размыкают электрические цепи, начиная с выхода до получения результата ;

в. в режиме х. х. проверяют цепи со входа на выход:

ЭЦIд() да

ЭЦIд() да

4. Анализ показателей каскада.

– Эквивалентная схема (рис. 21,б);

· Состав:

а. диод как идеальный вентиль с параллельно подключенными эквивалентными параметрами электронно-дырочного перехода ;

б. нагрузка (), как эквивалентное сопротивление параллельно включенных ;

в. емкость фильтра () как эквивалентная для параллельно включенных

· Применение. Для анализа показателей каскада.

– Коэффициент усиления п о на пряжению

– Входное сопротивление АД

При умеренном шунтировании ПФ УПЧ входным сопротивлением АД

Обычно

– Коэффициент гармоник каскада

· Нелинейные искажения в АД вносит диод VD, так как имеет нелинейную ВАХ

· При правильно выбранном режиме работы VD можно обеспечить линейное детектирование, т е. добиться ) (рис.21,н)

· Режим работы VD зависит от:

а. параметров входного радиосигнала (рис.21,е,ж,з)

б. постоянной времени звена фильтра (рис. 21, к.л) ;

в. - входного сопротивления каскада УЗЧ (рис 21,м,н)

· Для обеспечения режима линейного детектирования предусматривается:

а. входной радиосигнал с достаточной амплитудой напряжения несущей, с учетом коэффициента модуляции

; т=100% - диод вносит нелинейные искажения;

б. выбор емкости С_ф с учетом безинерционности работы звена фильтра ( ):

; обычно .

в. увеличение входного сопротивления УЗЧ из условия благодаря использованию в УЗЧ: полевого транзистора, ЭП, последовательной ООС в каскаде на биполярном транзисторе. Если первый каскад УЗЧ на биполярном транзисторе без ООС, то в состав АД подключают разделенный фильтр, при этом коэффициент усиления АД по напряжению уменьшается

– Коэффициенты частотных искажений каскада,

· На нижней звуковой частоте

обычно

· На верхней звуковой частоте

– Коэффициент фильтрации для колебаний промежуточной частоты.

При использовании разделенного фильтра

Фильтрация улучшается за счет П-образного ФНЧ 5.

Применение. В РПУ с повышенной надежностью, малыми габаритными размерами, если на зажимах возбудителя постоянное напряжение равно нулю, в качестве детектора АМС, в составе частотного и фазового детекторов, в цепях автоматических регулировок РПУ и в цепях контроля технического состояния и настройки, в измерительной технике (квадратичные вольтметры).

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АД НА ДИОДЕ С ДИСКРЕТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Структурная схема каскада(рис.22,б).

– Схема соединения основных элементов параллельная В (УПЧ) | | ПЭ | | (УО) | | Н ().

– Цепи каскада:

· -ЭЦ (УПЧ ) – электрическая цепь тока диода;

· -ЭЦ () – электрическая цепь тока фильтра;

· -ЭЦ () – электрическая цепь тока нагрузки.

Анализсостояния функционирования каскада.

– Принцип детектирования АМС.

Результаты обработки АМС элементами и цепями приведены на рис.22 в виде эпюр:

· при воздействии немодулированного колебания на (рис.22,а);

· при входном модулированном сигнале на (рис.22,в).

– Назначение и критерии функционирования цепей:

· ЭЦI_д преобразует исходное колебание в импульсное, критерий функционирования

· ЭЦ выделяет постоянную составляющую напряжения т импульсного при воздействии немодулированного колебания или пульсирующее напряжение звуковой частоты при входном модулированном сигнале, критериями ее функционирования являются соответственно результаты ;

· ЭЦI_н выделяет составляющую напряжения звуковой частоты, при воздействии АМС, из пульсирующего напряжения звуковой частоты, приложенного к ; критерием функционирования служит результат

– Алгоритм поиска отказавшей цепи имеет полную аналогию с последовательным АД на диоде.

Сопоставление свойств с базовым вариантом.

– Выполняет функцию при наличии на зажимах возбудителя переменного напряжения и пульсирующего(апериодический УПЧ).

– Имеет меньшее входное сопротивление, поэтому оказывает большее влияние на показатели УПЧ.

– Содержит в составе большее количество элементов.

Применение.

– В качестве АД АМС, если на зажимах возбудителя действует не только переменное, но и постоянное напряжение.

– В составе АРУ как выпрямитель напряжения АМС и в измерительной технике.

АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ В СОСТАВЕ МИКРОСХЕМЫ.

Принцип формирования схемы (рис. 22,г).

– Принцип исполнения схемы АД на дискретных элементах такой же как резисторного каскада УПЧ на транзисторе с ОЭ, однако к участку коллектор - корпус подключен конденсатор фильтра .

– Выбрана микросхема, выполняющая функции АД (рис.14.3)

– Выполнены необходимые подключения элементов в составе микросхемы на основе дискретной схемы АД по алгоритму формирования схемы УПЧ (рис. 11,ж).

Электрические процессы в цепях при детектировании АМС

– Исходный нелинейный режим работы задается транзистору малым прямым напряжением смешения на его базу с помощью делителя , т е. ТИР выбирается на нижнем изгибе проходной ВАХ VT. При .

– Динамика процесса: Под воздействием входного АМС с параметрами, при котором достигается режим линейного детектирования, в коллекторной цепи транзистора протекает импульсный ток промежуточной частоты, амплитуда которого изменятся во времени по закону модуляции. Ток содержит три составляющие:

· постоянную, которая замыкается через участок цепи источника питания;

· переменную звуковых частот, которая протекает через участок входного сопротивления каскада УЗЧ;

· переменные составляющие промежуточной частоты и ее гармоники, которые замыкаются через участок С_к.

При этом

Сопоставление свойств с базовым вариантом.

– Обеспечивает усиление сигнала звуковой частоты ,

– Каскад имеет худшие качественные показатели, так как вносит большие нелинейные искажения.

– Каскад оказывает большее влияние на показатели УПЧ, так как имеет меньшее значение входного сопротивления, которое зависит от амплитуды входного сигнала.

Применение. В малогабаритных простейших экономичных РПУ с низкими качественными показателями в качестве АД АМС и детектора АРУ.

ОПОЗНАВАНИЕ МИКРОСХЕМЫ АД.

Осуществляется по буквенному коду второго элемента обозначения микросхемы (рис. 13):

ДА - амплитудный детектор;

ХА (ЖА)- многофункциональная микросхема, в составе которой предусмотрен АД (рис. 14.3).

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА АД.

Исходные условия. Дано: принципиальная схема и основные показатели каскада, эквивалентное сопротивление ПФ УПЧ, параметры АМС, входное сопротивление первого каскада УЗЧ.

Результаты расчета. Определены режим работы ПЭ и значения параметров элементов, выбранных по ГОСТ.

Последовательноть логических операций.

– Выбирают тип ПЭ:

· диод по крутизне, допустимому обратному напряжению и предельной частоте выпрямления;

· транзистор по крутизне, предельной частоте усиления по току, с учетом полярности источника питания.

– Рассчитывают значения из условия допустимого шунтирования ПФ УПЧ. При необходимости уменьшают значение .

– Определяют значение коэффициента усиления по напряжению.

– Рассчитывают значения емкости конденсатора фильтра из трех условий: инерционности работы, допустимых частотных искажений на верхней звуковой частоте и фильтрации колебаний промежуточной частоты. Выбирают по ГОСТ меньшее из трех значений.

– Корректируют вариант первого каскада УЗЧ или применяют

– разделенный фильтр в составе АД из условия

– Находят значения емкости разделительного конденсатора из условия допустимых частотных искажений на нижней звуковой частоте.

– Вычисляют параметры элементов АД на транзисторе, определяющих режим его работы по постоянному и переменному току.

– Сводят информацию по рассчитанным элементам в таблицу спецификация.