Амплітудний детектор

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Лабораторна робота
«Амплітудний детектор»

Теоретична частина
Амплітудним детектором називається радіотехнічне пристрій, в якому здійснюється виділення з амплітудно-модульованого високочастотного коливання (рис. 1а) модульованого сигналу (рис. 1в). Детектування може здійснюватися як в нелінійних, так і в лінійних колах з періодично змінними параметрами. На практиці використовуються нелінійні амплітудні детектори.

На рис. 1б показано функціональну схему нелінійного амплітудного детектора, що містить нелінійний елемент (НЕ) і фільтр (Ф), що пропускає модулирующие коливання.
При детектуванні немодулированного високочастотного сигналу вихідна напруга детектора повинно бути постійним. У цьому випадку амплітудний детектор працює як випрямляч змінного струму.
У залежності від величини вхідного сигналу розрізняють квадратичний режим детектування (слабкий сигнал) та лінійний (великий сигнал).
В якості нелінійного елемента в амплитудном детекторі можу бути використані: діод, тріод, пентод або транзистори.
У даній роботі у схемі амплітудного детектора використовується діод, а фільтром служить згладжує конденсатор. Такий детектор називають діодним. На рис. 2 наведена схема діодного детектора.

Опір R - це опір тих ланцюгів або приладів, які підключаються до виходу детектора.
Аналіз роботи «лінійного» детектора

Розгляд роботи детектора почнемо зі схеми, що не містить конденсатор (див. рис. 3).
Будемо вважати, що напруга Е (t) на вході змінюється за гармонійним законом Е = Е sin wt, тобто сигнал не модулирован і детектор працює як випрямляч. При великому рівні вхідного сигналу вольтамперную характеристику діода з достатньою точністю можна апроксимувати ламаної прямої, проведеної на рис. 4а.

Цей випадок детектування, при якому нехтують нелінійністю характеристики діода на прямий галузі, називається лінійним.
Діод відкритий протягом періоду, коли на його аноді (т. А) є позитивний щодо катода (т. К) потенціал. У детекторах опір діода R у відкритому стані багато менше навантажувального опору, тому в цей відрізок часу велика частина напруги E падає на резисторі R. Форма випрямленої напруги U повторює форму вхідної напруги Е (t). Протягом другої половини періоду діод закритий і напруга на виході випрямляча дорівнює нулю. З трафіку (рис. 4в) видно, що вихідна напруга сильно пульсує. Одним з основних параметрів випрямляча є коефіцієнт пульсацій До . Коефіцієнтом пульсацій називається відношення амплітуди максимальної змінної складової на виході до середнього значення випрямленої напруги. Середнє значення напруги (рис. 4в) або його постійна складова дорівнює
U = = U / P = 0.318 U ,
де U - Амплітуда пульсацій напруги U . Слід зауважити, що, оскільки пряме напруга на діоді дуже мало, то можна вважати U Е . Випрямлена напруга U містить також змінні складові, з яких максимальну амплітуду U має складова основної частоти змінної напруги Є.
Використовуючи розклад у ряд Фур'є, отримуємо
U = 1.57 U .
Звідси випливає, що коефіцієнт пульсацій у схемі випрямляча досить високий
До = = 157%.
Для зменшення пульсацій напруги застосовують спеціальні згладжують фільтри. Найпростішим фільтром може служити конденсатор великої ємності, який включається паралельно навантажувального резистора R (див рис. 2). Включення конденсатора істотно змінює умови роботи діода.
Під час деякої частини позитивного напівперіоду, коли напруга на діоді пряме, через діод проходить струм, що заряджає конденсатор до напруги, близького до Е . Зарядка конденсатора через порівняно малий опір діода відбувається швидко. У той час, коли струм через діод не проходить, конденсатор розряджається через навантаження R і створює на ній напруга, яке поступово знижується. На рис. 5 момент часу t - Це той момент, коли потенціал катода в процесі зарядки конденсатора порівнюється з потенціалом анода і струм через діод припиняється, незважаючи на триваючий позитивний напівперіод напруги Е (t). Конденсатор не встигає помітно розрядитися за час між імпульсами струму діода, тобто за час Dt = t - T , Так як RC>> Dt. Починаючи з моменту часу t позитивної частини синусоїдальної напруги, потенціал анода стає вище потенціалу катода діоду і відбувається швидка підзарядка конденсатора до колишнього значення напруги на ньому в момент t .

Отже, зарядка конденсатора через порівняно малий опір відкритого діода відбувається швидко, розряд ж на великий опір навантаження R відбувається набагато повільніше. Внаслідок цих двох по різному поточних процесів напруга на конденсаторі і включеної паралельно йому навантаженні пульсує незначно.
Напруга на конденсаторі U докладено плюсом до катода, мінусом до аноду діода. Тому напруга на діоді U визначається різницею між вхідною напругою Е і напругою на конденсаторі.
U = Е - U
Максимальна зворотна напруга на діоді виходить при негативному значенні вхідної напруги Е = - Е . Оскільки напруга на конденсаторі також близько до Е , То найбільше зворотне напруга близько до 2 Е . На рис. 5 зазначений момент часу t , Коли реалізується найбільша зворотна напруга. Таким чином, застосування подвоює зворотне напруга в порівнянні з його значенням при відсутності конденсатора. Як наслідок, діод слід підбирати так, щоб він витримував це зворотна напруга.
Практична частина
1. Отримаємо ВАХ діода на осцилографі при двох різних значеннях навантажувального опору (графіки 1 і 2).
2. Зберемо схему діодного випрямляча без конденсатора, отримаємо осцилограму вихідного сигналу (графік 3).
3. Включимо в схему конденсатор і отримаємо осцилограми вихідного сигналу залежно від частоти f при ємності С = 0.05мкФ (графіки 4-6) і від ємності конденсатора при частоті f = 9000Гц (графіки 7-9).

Висновок
У даній роботі ми вивчали амплітудний детектор; отримали вольтамперную характеристику діода, з вигляду якої визначили величину прямої напруги, починаючи з якого можлива лінійна апроксимація ВАХ. Також ми вивчали форму вихідного сигналу діодного випрямляча в залежності від величини ємності конденсатора С і частоти f. Всі залежності збігаються з теоретичними.

Література
1. В.Н. Ушаков. «Основи радіоелектроніки та радіотехнічні пристрої». М., «Вища школа», 1976
2. Є.І. Манаєв. «Основи радіоелектроніки». М., «Радіо і зв'язок», 1985
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Лабораторна робота
19.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Лінійний детектор, змішувач
Детектор брехні придуманий природою
Поліграф детектор брехні історія і сучасність
Детектор брехні та його практичне застосування в слідчо судової п
Детектор брехні та його практичне застосування в слідчо-судовій практиці
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru