Главная  Цепи и сигналы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [ 79 ] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

Сначала допустим, что угол отсечки тока 9 известен. Тогда можно составить следующие соотношения:

h = «о (9) 1т, cos9 = UJE.

(8.48) (8.49)

Последнее соотношение вытекает непосредственно из рис. 8.25. Далее, при заданном внутреннем сопротивлении диода Ri очевидно равенство

Im = {E-U,)lRi = E{\-UQlE)lRi. Подставив в это выражение (8.48) и (8.49), получим /о Е (1-cos9) [/о (1-cosO)

(8.50)

«0(6)

откуда

cos 9

/о J «о (1 -COS 9) и о R ~ cos 8 Ri

И окончательно, учитывая первое равенство (8.26), имеем

sin9 -9cos9 tg9-6

R± R

n cos 9

(8.51)

(8.52)

Итак, задание внутреннего сопротивления диода Rt и сопротивления нагрузки R однозначно определяет угол отсечки 9. При этом предполагается, что емкость С, шунтирующая сопротивление R, отвечает условию

1/«оС« /?,

(8.53)

или, что то же самое, постоянная времени RC велика по сравнению с периодом То, так как только в этом случае напряжение на выходе можно считать близким к постоянному.


Рис. 8,25. Режим работы диода в схеме, представленной иа рис. 8.23




о£-т~ -

0,1-fO-

0 10 20 Рис. 8.26.



Рис. 8.27.

Рис. 8.28.

Рис. 8.26. Характеристика Ri\R в зависимости от угла отсечки 6

Рис. 8.27. Схема замещения выпрямителя в режиме холостого хода (/?-»-оо; 60)

Рис. 8.28. Схема замещения выпрямителя при R<Ri, 9-90°

Уравнение (8.52), связывающее угол отсечки В с отношением Rt/R, является трансцендентным. Поэтому 9 удобно определять по графику, представляющему собой зависимость отношения Ri/R от 9 (рис. 8.26). Рассмотрим два предельных случая: 1) 9 = О и 2) 9 = 90°. Первый случай получается при RjiR ->-0, т. е. при бесконечно большом сопротивлении нагрузки R, когда схема детектора вырождается в схему, представленную на рис. 8.27. При этом выпрямленное напряжение на С достигает наибольшего возможного значения Ug = Е v] ток через диод в установившемся режиме, когда закончен процесс зарядки конденсатора, равен нулк». Таким образом, случай 9 = 0 соответствует режиму холостого хода. Второй случай (9 = 90°) соответствует режиму короткого замыкания нагрузки (R -0). При этом вся ЭДС оказывается приложенной к диоду и ток последнего принимает форму полуволновых импульсов (усеченных в верхней части, если Е больше, чем напряжение насыщения диода).

Если действие емкости не учитывать, что допустимо при малых R, приходим к схеме, представленной на рис. 8.28. Напряжение на резисторе R совпадает в этом случае по форме с током /.

Итак, для получения на выходе выпрямленного напряжения, близкого к амплитуде ЭДС Е, угол отсечки должен быть малым, а отношение RIRi большим. При 9 < 10 - 20° отношение Ug/E = cos6 близко к единице. Для получения такого режима требуется сопротивление нагрузки R » я» 100 Ri. После того как найдено R, требуемую емкость конденсатора С можно определить в соответствии с условием (8.53).

В заключение отметим, что условие (8.53) может быть истолковано на основе спектрального подхода. При 1 coqC < R все гармоники импульсного тока протекающего через диод, замыкаются в основном через конденсатор, не создавая на нем заметного падения напряжения (по сравнению с Ug = = IgR). В результате получается распределение тока, представленное на рис. 8.29. Показанный в нижней части рисунка ток, полученный вычитанием постоянной составляющей /„ из полного тока диода / (t), является суммой всех 29. Импульсный ток в цепи

гармоник этого тока. лиода и его составляющие

1


т-1п




8.9. АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Детектирование колебаний заключается в выделении сигнала, который в неявной форме содержится в модулированном высокочастотном колебании. Детектирование является процессом, обратным процессу модуляции. В тех случаях когда требуется подчеркнуть это, наряду с термином «детектирование» (обнаружение) применяют термин «демодуляция». Соответственно основным видам модуляции различают амплитудное, частотное и фазовое детектирование. Последние два вида детектирования из-за тесной связи между частотой и фазой ко.дебаний часто осуществляются мало различающимися устройствами.

На вход детектора подается модулированное колебание, содержащее только высокочастотные составляющие: несущее колебание и колебания боковых частот. На выходе же выделяется напряжение с низкочастотным спектром передаваемого сообщения. Следовательно, детектирование сопровождается трансформацией частотного спектра и не может быть осуществлено без применения нелинейных цепей или линейных цепей с переменными параметрами. В качестве нелинейных элементов в настоящее время чаще всего применяются полупроводниковые диоды.

Принцип действия амплитудного детектора в отсутствие модуляции был изложен в предыдущем параграфе при рассмотрении выпрямления. Теперь предстоит рассмотреть некоторые явления в детекторе при модулированном колебании, а также особенности детектирования слабых и сильных сигналов. Обратимся сначала к последнему вопросу. Допустим, что амплитуда колебания на входе детектора настолько мала, что обусловленные этим колебанием изменения тока укладываются на относительно небольшом участке нижнего сгиба характеристики диода или любого другого нелинейного элемента (рис. 8.30).

В соответствии с выражением (8.10) ток через диод

/ (t) = / (t/o) + а,е it) + аё" (t).

где е (t) = Е (t) coscoq- мгновенное значение высокочастотного сигнала, амплитуда которого Е (t) модулирована по закону передаваемого сообщения (начальную фазу для краткости опустим, так как на работу амплитудного детектора фаза не влияет). Таким образом.

г (О = о) + «1 (О cos t + Е (t) cos (о„ / = /„ -Ь а, £" (О cos о)„ / +

-I- Уг а. £ (t) cos 2a)n t -f- «2 -E" it)- (8.54)

Высокочастотные составляющие соои2соо отфильтровываются в цепи нагрузки, формация содержится частотном, слагаемом


в последнем.

Ин-низко-

:h2ChEH,t).

(8.55)

Рис. 8.30. Режим работы квадратичного детектора

Так как эта составляющая пропорциональна квадрату амплитуды входного напряжения, то при малых амплитудах детектирование является квадратичным. Это положение является общим, справедливым для любых типов нелинейных элементов, используемых для детектирования.

То обстоятельство, что напряжение "вых (О на нагрузке, являющейся линейной цепью, пропорционально и, сдедовательно.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [ 79 ] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

0.0012