Дослідження роботи амплітудного детектора
Мета роботи: 1. Ознайомитися з короткими теоретичними відомостями про детектировании модульованих коливань і до принципової схемою амплітудного детектора.
2. Проконтролювати роботу діодного амплітудного детектора.
Короткі теоретичні відомості.
Процес отримання напруги, що змінюється за законом модуляції, з модульованої напруги високої частоти називається детектуванням. Залежно від виду модуляції, що використовується на передавальної радіостанції, в детекторному каскаді радіоприймача повинно здійснюватися відповідне детектування - амплітудне, частотне або фазовий.
Амплітудні детектори призначені для перетворення радіосигналу, модульованого по амплітуді, в напругу, мінливий згідно із законом модулирующего (керуючого) сигналу (коливання). Амплітудне детектування здійснюється в нелінійних системах, які складаються з напівпровідникового діода і навантаження детектора (Рис.1).
Мал. 1. Принципова схема амплітудного детектора.
На цьому малюнку: С1, L1 - коливальний контур підсилювача проміжної частоти; L2 - котушка зв'язку детектора з контуром ППЧ; VD1 - детектирующий діод; С2 - конденсатор фільтра нижніх частот; R1 - навантаження детектора.
При подачі на вхід детектора модульованого високочастотного коливання на його виході буде діяти пульсує напруга, що містить постійну складову U0 і змінну складову UF корисного сигналу. Мал. 2.
Мал. 2. Тимчасові діаграми, що пояснюють процес детектування амплітудно-модульованого коливання.
Процес детектування схожий з процесом випрямлення, різниця лише в тому, що випрямлена напруга на виході детектора має зберігати закон зміни амплітуди вхідного сигналу. З цією метою параметри фільтра нижніх частот вибирають таким чином, щоб високочастотна складова вихідного сигналу надійно (повністю) усувалася, а низькочастотна складова - не послаблює. Очевидно частота модулируемого (несучого) коливання повинна бути в багато разів вище частоти модулюючого коливання. При виконанні цієї умови достатньо однієї ланки фільтра нижніх частот.
Принципова електрична схема амплітудного детектора, побудована в програмі схемотехнічного моделювання, наведена на малюнку 3.
Мал. 3. Електрична схема дослідження амплітудного детектора.
Тут детекторний каскад пов'язаний з джерелом амплітудно-модульованої напруги V1 за допомогою трансформатора Т1. Резистор R1 є еквівалентом внутрішнього опору джерела коливань. Високочастотну напругу з вторинної обмотки трансформатора Т1 надходить на діод D1. де відбувається однонапівперіодне випрямлення. Потім випрямлена напруга піддається фільтрації за допомогою двухзвенного фільтра нижніх частот.
Постійна часу фільтра вибирається такий, щоб усунути
зміни вихідного сигналу з частотою несучого коливання, але в той же час, по можливості, не послабляти напруга модулюючого коливання низької частоти.
У наведеній схемі застосований дволанковий RC фільтр R3 C1 і R4 C2. Навантаженням детектора є резистор R5, з якого виділене детектором низькочастотна напруга надходить на наступний каскад радіоприймача. Необхідність застосування двухзвенного фільтра пояснюється невеликою різницею частот несучого (1000 Гц) і модулюючого (100 Гц) коливань. На виході першої ланки фільтра напруга ще містить невелику по амплітуді високочастотну складову. У радіомовних приймачах досить однієї ланки фільтра. Джерело постійної напруги V2 необхідний для компенсації порогового напруги напівпровідникового діода D1. При відсутності цього джерела в значній мірі зменшується амплітуда вихідної напруги, і зростають нелінійні спотворення сигналу.
Принцип роботи розглянутої схеми (Рис. 3) амплітудного детектора пояснюються тимчасовими діаграмами напружень в різних точках її. Ці діаграми приведені на малюнку 4.
Мал. 4. Тимчасові діаграми сигналів в контрольних точках схеми.
Запропонована вашій увазі схема використовується в лабораторній роботі по вивченню принципу дії діодного амплітудного детектора. У реальних схемах радіоприймачів таке джерело постійної напруги відсутня, тому що там застосовуються германієві детекторні діоди, що володіють незначним пороговим напругою. Крім діодного детектора амплітудно-модульованих коливань існують і інші рідко застосовуються схеми.