Содержание
- 2. АО применяются в приемниках потому, что частотные детекторы создают на выходе напряжение, как правило, одновременно зависящее
- 3. Рисунок 3 Рисунок 4 Диодный АО (Рис.3) - резонансный одноконтурный усилитель с автотрансформаторными цепями связи контура
- 4. Простейший транзисторный АО. Такой АО аналогичен обычному усилителю (Рис. 5.). В отличие от усилителя транзистор АО
- 5. Транзисторный АО с двумя транзисторами и общим Rэ Рис.7. Напряжение на выходном контуре АО определяется первой
- 6. Предположим теперь, что напряжение Uвх уменьшается относительно нуля, т.е. на базу транзистора VТ1 подается отрицательный потенциал.
- 7. ВЫВОДЫ по АО 1. АО обеспечивает постоянство амплитуды выходного гармонического колебания, но не изменяет частоту и
- 8. Частотное детектирование Частотный детектор – это нелинейное радиотехническое устройство, у которого напряжение на выходе изменяется пропорционально
- 9. Структурная схема Частотного Детектора и форма прохождения сигнала в его каскадах представлена на Рис. 10. Рисунок
- 10. 1 ЧД с преобразованием отклонения частоты Fн в изменение амплитуды Uк В таких детекторах ЧМ-колебание преобразуется
- 11. Однотактное преобразование сигнала тем точнее повторяет закон частотной модуляции, чем прямолинейней боковая ветвь резонансной характеристики контура.
- 12. Балансный ЧД с двумя взаимно-расстроенными контурами В этих детекторах в качестве ПВМ используется двухконтурная система с
- 13. Рисунок 14 Диаграмма, поясняющая работу Балансного ЧД Амплитуда выходного напряжения больше, чем у однотактного ЧД Линейный
- 14. 2 ЧД с преобразованием изменения частоты в изменение фазового сдвига. Такие детекторы выполняются по схеме со
- 15. Используя формулу 1 определим графи-чески Uд1 и Uд2 (рис. 17). |Uд1|=|Uд2|; |U01|=|U02|. Эти напряжения имеют противоположную
- 16. Таким образом, при изменении частоты входного сигнала по закону модулирую-щего сигнала напряжение на выходе детектора дополнительно
- 17. Дробный детектор (детектор отношений) Рисунок 21
- 19. Рисунок 22
- 22. Перед выполнением лабораторной работы необходимо ЗНАТЬ: Девиация и индекс частотной модуляции. Зависимость этих параметров от частоты
- 23. Фазовые детекторы Фазовым детектором (ФД) называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом
- 24. Виды фазовых детекторов Балансный ФД. Такой ФД представляет собой два диодных однотактных ФД (рис. 25), каждый
- 25. В кольцевом ФД используются два балансных фазовых детектора, при этом симметричность характеристики детектирования улучшается, а коэффициент
- 27. Скачать презентацию
АО применяются в приемниках потому, что частотные детекторы создают на выходе
АО применяются в приемниках потому, что частотные детекторы создают на выходе
Операция ограничения - нелинейная, поэтому при этом возникает ряд гармонических
составляющих напряжения. Для обеспечения на выходе АО гармонического напряжения Uвых, соответствующего входному сигналу, необходимо после нелинейного преобразования напряжения Uвх осуществить фильтрацию первой гармоники входного колебания. Тогда структурная схема АО (Рис.2) включает в себя нелинейную цепь и фильтр, выделяющий первую гармонику тока на выходе цепи.
В зависимости от вида нелинейной цепи АО подразделяются на диодные и транзисторные.
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Диодный АО (Рис.3) - резонансный одноконтурный усилитель с автотрансформаторными
Рисунок 3
Рисунок 4
Диодный АО (Рис.3) - резонансный одноконтурный усилитель с автотрансформаторными
Принцип работы диодного АО:
Если амплитуда напряжения на контуре Uк<Εд, то диод VD закрыт и не оказывает влияния на контур, схема работает как обычный усилитель и Uк = K0 Uвх .
Если Uк>Eд, то диод открывается, его входное сопротивление начинает шунтировать контур, зату-хание контура увеличивается, эквивалентное сопро-тивление контура при резонансе Rэкв уменьшается снижается коэффициент усиления К0, что обеспечивает примерное постоянство напряжения на выходе АО. Амплитудная характеристика (АХ), показывает, как изменяется амплитуда выходного напряжения Uк≡Uвых при изменении напряжения Uвх на входе Рис. 4.
Пороговое напряжение Uпор показывает, с какого вход-ного напряжения усилитель начинает работать как АО
Чем ближе АХ к идеальной (горизонтальная прямая на Рис.4.), тем лучше ограничи-тельные свойства АО. Форма амплитудной характеристики АО зависит от произведе-ния Rэкв gд, где gд — входная проводимость диода. Чем больше произведение Rэкв gд, тем ближе АХ к идеальной.
Простейший транзисторный АО. Такой АО аналогичен обычному усилителю (Рис. 5.). В
Простейший транзисторный АО. Такой АО аналогичен обычному усилителю (Рис. 5.). В
Рисунок 6
Рисунок 5
Транзисторный АО с двумя транзисторами и общим Rэ Рис.7.
Напряжение на выходном
Транзисторный АО с двумя транзисторами и общим Rэ Рис.7.
Напряжение на выходном
Рисунок 7
Ток i20 зависит от начального режима работы транзисторов.
Предположим, что напряжение Uвх возрастает, т.е. положительный потенциал на базе транзистора VТ1 увеличивается. Это вызывает подзапирание транзистора VТ1, при этом его эмиттерный ток iэ1 уменьшается, а следовательно, снижается и напряжение Uэ=RЭ (iЭl+iЭ2). Так как это напряжение является запирающим для транзисторов VT 1 и VТ 2 , то его уменьшение вызывает бОльшее отпирание транзистора VТ2 и увеличение токов iЭ2 и i2 . Ток iЭ2 возрастает до тех пор, пока напряжение Uвх не закроет транзистор VT 1 ; при этом i2=i2max Далее при любом увеличении Uвх и положительного потенциала на базе VТ1 (транзистор VТ1 закрыт) ток i2 не меняется и поддерживается равным i2 max . Ток i2 при закрытом транзисторе VТ1 – ток в рабочей точке, определяемый сопротивлениями резисторов R 3 , R 4 и R Э .
Предположим теперь, что напряжение Uвх уменьшается относительно нуля, т.е. на базу
Предположим теперь, что напряжение Uвх уменьшается относительно нуля, т.е. на базу
Рисунок 8
Рисунок 9
ВЫВОДЫ по АО
1. АО обеспечивает постоянство амплитуды выходного гармонического колебания, но
ВЫВОДЫ по АО
1. АО обеспечивает постоянство амплитуды выходного гармонического колебания, но
2. В диодном АО постоянство напряжения Uвыx обеспечивается при Uвx >Uпор за счет шунтирования контура входным сопротивлением диода, которое возрастает по мере увеличения Uвx .
3. В простейшем АО с одним транзистором ограничение наступает при Uвx > Unop , когда транзистор начинает работать в нелинейном режиме, характеризуемом появлением отсечки его коллекторного тока. При этом рост амплитуды первой гармоники Im1 замедляется, что ограничивает увеличение Uвыx .
4. Двустороннее ограничение выходного тока АО с двумя транзисторами и общим RЭ обеспечивается благодаря запиранию первого транзистора при большом положительном потенциале на его базе и второго при большом отрицательном потенциале на базе первого транзистора.
Частотное детектирование
Частотный детектор – это нелинейное радиотехническое устройство, у которого напряжение
Частотное детектирование
Частотный детектор – это нелинейное радиотехническое устройство, у которого напряжение
Продетектировать ЧМК с помощью амплитудного детектора невозможно.
При подаче на вход АД частотно-модулированных колебаний, на выходе получим постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде ЧМК,
составляющая модулирующей частоты F будет ликвидирована.
Чтобы на выходе АД появилось составляющая модулирующей частоты, необходимо предварительно преобразовать частотно-модулированные колебания в амплитудно-модулированное.
Эту задачу в частотном детекторе выполняет преобразователь вида модуляции (ПВМ). Для устранения амплитудной помехи на входе ЧД включается Амплитудный Ограничитель АО. Амплитудная помеха, если её не устранить, наложится на выходной сигнал и исказит передаваемую информацию.
Структурная схема Частотного Детектора и форма прохождения сигнала в его каскадах
Структурная схема Частотного Детектора и форма прохождения сигнала в его каскадах
Рисунок 10
Виды частотных детекторов (ЧД)
1 ЧД с преобразованием отклонения частоты Fн в изменение амплитуды Uк
В
1 ЧД с преобразованием отклонения частоты Fн в изменение амплитуды Uк
В
Это обычный колебательный контур и обычный амплитудный детектор (Рис.11). Входной контур CL настраивается так, чтобы частота сигнала Fн соответствовала середине одной из боковых ветвей резонансной характеристики контура, а изменение частоты сигнала находилось в пределах этой боковой ветви. Амплитуда напряжения на контуре зависит от частоты поданного на него сигнала (Рис.12). В результате ЧМ колебание преобразуется в АЧМ колебание, амплитуда которого изменяется в зависимости от частоты входного ЧМ сигнала. При постоянной амплитуде входного ЧМ сигнала, с ростом частоты Fн, будет увеличиваться амплитуда Uк напряжения на контуре. При понижении частоты Fн, амплитуда напряжения на контуре уменьшается. Далее сигнал детектируется обычным амплитудным детектором VD1CнRн. Недостатки однотактного детектора смотрим далее…
Рисунок 12
Рисунок 11
Однотактное преобразование сигнала тем точнее повторяет закон частотной модуляции, чем прямолинейней
Однотактное преобразование сигнала тем точнее повторяет закон частотной модуляции, чем прямолинейней
Характеристика преобразованного сигнала не проходит через нуль, поэтому невозможно определить знак отклонения от несущей частоты, и невозможно использовать такой детектор для системы автоподстройки частоты приемника (АПЧ)
Характер преобразования имеет довольно большие искажения, т.к в реальном контуре невозможно в достаточных пределах обеспечить прямую боковую ветвь АЧХ
Вывод: нужно что – то придумать. Например два контура и два детектора…
Балансный ЧД с двумя взаимно-расстроенными контурами
В этих детекторах в качестве ПВМ
Балансный ЧД с двумя взаимно-расстроенными контурами
В этих детекторах в качестве ПВМ
Рисунок 13
Верхний контур настроен на частоту ƒ02>ƒН, нижний на частоту ƒ01<ƒН. Т.е. контуры симметрично взаимно расстроены относительно несущей (средней частоты) ƒН.
При немодулированном сигнале на входе (ƒВХ= ƒН) напряжения на кон-турах равны U1=U2, следовательно, равны и напряжения на диодах.
Токи диодов при симметрии схемы также равны и противоположны по направлению
|I01|=|I02|. Напряжения на резисторах R1 и R2 также равны и противоположны по
знаку |U01|=|U02|. Результирующее напряжение на выходе детектора равно нулю.
Если частота сигнала на входе возрастает (ƒВХ>ƒН), то напряжение на верхнем контуре увеличивается, а на нижнем уменьшается. В результате: U02>U01; U0=U02-U01>0 (напряжение на выходе положительно и изменяется пропорционально изменению частоты входного сигнала).
Если частота сигнала на входе уменьшается (ƒВХ<ƒН) – напряжение на выходе отрицательно U02
Рисунок 14
Диаграмма, поясняющая работу Балансного ЧД
Амплитуда выходного напряжения больше, чем
Рисунок 14
Диаграмма, поясняющая работу Балансного ЧД
Амплитуда выходного напряжения больше, чем
Линейный участок характеристики больше, чем у однотактного ЧД
Характеристика детектирования симметрична и проходит через нуль, что позволяет использовать сигнал в АПЧ приемника
Недостаток – при сильной взаимной расстройке контуров характеристика детектирования становится нелинейной и вызывает искажения
Балансные детекторы с взаимно расстроенными контурами применяются при детектировании широкополосных ЧМ сигналов с большими индексами модуляции (вещательный прием)
2 ЧД с преобразованием изменения частоты в изменение фазового сдвига.
Такие детекторы
2 ЧД с преобразованием изменения частоты в изменение фазового сдвига.
Такие детекторы
собой два симметрично замкнутых
контура, для которых можно по второму
закону Кирхгофа составить уравнения 1:
Рисунок 15
Принцип преобразования ЧМ колебаний
в ЧМ-АМ колебания основан на измене-
нии фазовых соотношений напряжений
на контурах при изменении частоты входного сигнала.
Рассмотрим три случая:
1) ƒс=ƒ0.
При условии 1/ωСССВ>>ZРК2, ток связи iсв опережает Ú1на 90º. При ƒс=ƒ0 второй контур имеет чисто активное сопротивление и соответственно Ú2= İсв ZРК2 совпадает по фазе с током iсв (Рис16)
Рисунок 16
Используя формулу 1 определим графи-чески Uд1 и Uд2 (рис. 17). |Uд1|=|Uд2|;
Используя формулу 1 определим графи-чески Uд1 и Uд2 (рис. 17). |Uд1|=|Uд2|;
2) ƒ′С>ƒ0
Сопротивление Zрк2 приобретает активно ёмкостной характер (Рис 18). Соответственно U2 отстаёт от İсв на угол ϕ (рис.19). Рассуждая аналогично, как и в
1-м случае, имеем :
|Uд2|>|Uд1|; |U02|>| U01|. То есть на выходе детектора образуется напряжение U0>0.
3) ƒ``<ƒ0. Сопротивление Zрк2 приобретает активно-индуктивный характер (Рис. 18);
U2 опережает İСВ на угол ϕ (Рис. 20). |Uд1|>|Uд2|; |U01|>| U02|.
На выходе детектора образуется напряжение U0<0.
Рисунок 17
Рисунок 18
Рисунок 18
Рисунок 19
Рисунок 20
Таким образом, при изменении частоты входного сигнала по закону модулирую-щего сигнала
Таким образом, при изменении частоты входного сигнала по закону модулирую-щего сигнала
Частотные детекторы на связанных контурах в области несущей частоты имеют линейный участок детекторной характеристики UВЫХ=F(Δƒ) , однако диапазон частот этого участка мал (несколько единиц килогерц).
Поэтому такие детекторы используют в узкополосных системах связи с малыми индексами частотной модуляции. Это в основном одноканальные радиосистемы.
Дробный детектор (детектор отношений)
Рисунок 21
Дробный детектор (детектор отношений)
Рисунок 21
Рисунок 22
Рисунок 22
Перед выполнением лабораторной работы необходимо ЗНАТЬ:
Девиация и индекс частотной модуляции. Зависимость
Перед выполнением лабораторной работы необходимо ЗНАТЬ:
Девиация и индекс частотной модуляции. Зависимость
Спектр ЧМ сигнала при модуляции гармоническим тоном.
Ширина спектра ЧМ сигнала.
Детекторная характеристика ЧД и требования к ней.
Проблема подавления паразитной АМ при частотном детектировании.
Виды частотных детекторов и принцип их работы.
Принципиальная схема и принцип работы частотного детектора на расстроенном контуре, балансная схема ЧД на расстроенных контурах.
Принципиальная схема и принцип работы диодного балансного ЧД на связанных одинаково настроенных контурах.
Принципиальная схема и принцип работы дробного ЧД.
Фазовые детекторы
Фазовым детектором (ФД) называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося
Фазовые детекторы
Фазовым детектором (ФД) называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося
Рисунок 23 Рисунок 24
Структурная схема ФД показана на рис. 24. Эта схема совпадает со структурной схемой преобразователя частоты; отличие состоит лишь в том, что частота гетеродина (опорное напряжение) ωг = ωс = ω0. Под действием опорного напряжения U0 меняется активный параметр схемы, обычно крутизна S. Схема ФД совпадает также со схемой обычного АД , поэтому продетектированное
напряжение на выходе ФД имеет вид:
где S1 — амплитуда первой гармоники крутизны тока преобразовательного элемента;
φ = φ0 — φс. В зависимости от вида нелинейной цепи и способа ее включения различают однотактные, балансные и кольцевые ФД.
В качестве нелинейного элемента используют диоды и транзисторы.
Виды фазовых детекторов
Балансный ФД. Такой ФД представляет собой два диодных
Виды фазовых детекторов
Балансный ФД. Такой ФД представляет собой два диодных
Входное напряжение подводится к диодам в противоположной полярности, поэтому фаза напряжения Uвх отличается от фазы U"вх на 180°. Опорное напряжение прикладывается к диодам в одинаковой фазе, поэтому
Рисунок 25
Рисунок 26
Следовательно, Eд=Eд1-Eд2»Kд(Uвх+U'вх)cos φ=2KдUвхcos φ. Характеристики детектиро-вания плеч и всего ФД при U0≈Uвх показаны на рис 26
В кольцевом ФД используются два балансных фазовых детектора, при этом симметричность
В кольцевом ФД используются два балансных фазовых детектора, при этом симметричность
Выводы.
1. Балансный ФД — это сочетание двух однотактных ФД, каждый из которых работает на свою нагрузку и создает на них взаимно противоположные напряжения; разность этих напряжений определяет продетектированное напряжение на выходе балансного ΦД. Полярность входных сигналов на диодах обратна, опорного напряжения — одинакова.
2. Характеристика детектирования балансного ФД по сравнению с однотактным более симметрична и проходит через нуль. Симметричность этой характеристики проявляется и при U0≈Uвх.
КОНЕЦ ДЕТЕКТОРАМ