4. Входное сопротивление последовательного ад на диоде в режиме сильного сигнала

Для оценки входного сопротивления АД необходимо выделить из тока, протекающего через диод, составляющую I_ω0 на частоте ω₀, При идеальном диоде

(18)

Тогда при малых углах θ входное сопротивление АД составит

(19)

Выражение (19) используют на практике для оценки входного сопротивления АД на вакуумных или на полупроводниковых диодах, если (R_i)_ОБР >> R_Н.

При рассмотрении влияния (R_i)_ОБР на R_ВХ следует оценить амплитуду тока первой гармоники, учитывая величину и разнополярность импульсов прямого и обратного тока, протекающего через диод. При этом можно показать, что при малых углах θ

(19)́

Проанализируем зависимость R_ВХ(R_Н). При R_H=0 угол отсечки θ= π/2, поэтому, как следует из (18),

и (20)

При R_H→∞ из (19') вытекает, что R_ВХ→(R_i)_ОБР/3. Таким образом, с увеличением сопротивления нагрузки величина входного сопротивления АД возрастает от R_BX=2/S при R_H = 0 до значения (R_i)_ОБР/3 при R_H→∞. Физически это объясняется тем, что источник сигнала шунтируется диодом, который открыт только часть периода входного сигнала, равную 2θ. При увеличении величины R_H уменьшается угол отсечки от π/2 до значений, близких к нулю. Это приводит к уменьшению амплитуды тока первой гармоники, протекающей через диод, следовательно, к возрастанию величины R_BX.

В общем случае при рассмотрении входного сопротивления АД следует учитывать и реактивную составляющую.

Эта составляющая обусловлена емкостью р-n перехода диода паразитной емкостью монтажа. Она невелика и составляет единицы пикофарад, однако может привести к смещению резонансной кривой входного контура АД.

5. Нелинейные искажения при детектировании am сигнала

Нелинейные искажения при детектировании "сильного" сигнала могут быть вызваны инерционностью нагрузки детектора и переходной цепочкой RC, соединяющей детектор с усилителем низкой частоты.

6. Искажения сигнала, образованные инерционностью нагрузки детектора

Пусть на вход АД поступает однотональное AM колебание (рис. 3).

При положительной полуволне входного напряжения диод детектора открывается и конденсатор С_H заряжается (например, при первой положительной полуволна на рис. 3, а, б конденсатор С_H заряжается на интервале времени [t1 ÷ t2]).

Рис. 3.

а - к оценке нелинейных искажений сигнала, вызванных

инерционностью нагрузки; б - фрагмент М из рис. 3,

а в увеличенном масштабе; в - напряжение на выходе амплитудного детектора

(отфильтрованы высокочастотные пульсации)

Когда напряжение на входе детектора становится меньше напряжения, до которого зарядился конденсатор (интервал [t₂ ÷ t₃]), диод закрывается и конденсатор С_H разряжается через резистор R_H. Если постоянная времени τ_Н = R_HC_Н большая, то напряжение U_С может сказаться большим, чем напряжение U_ВХ в течение нескольких периодов входного напряжения (интервал времени [t₃; t₄] на рис. 3, а и в). В этом случае напряжение на выходе АД не успевает следить за изменениями огибающей входного напряжения, и искажается форма напряжения на выходе детектора (возникают искажения сигнала).

На рис. 3, в показаны диаграммы напряжения на выходе АД при отсутствии искажений (штриховая кривая) и при искажениях формы напряжения на выходе из-за больших τ_Н (сплошная кривая). Искажения проявляются в том, что на интервале времени [t₃÷t₄] напряжение U_ВХ изменяется не по косинусоидальному закону, а по экспоненциальному.

Условие отсутствия искажений за счет инерционности нагрузки следующее: скорость разряда конденсатора С_H должна быть больше скорости спадания напряжения огибающей в любой точке Аi, соответствующей началу разряда конденсатора. Т.е. на интервалах времени, где убывает огибающая, должно выполняться неравенство

(21)

Неравенство (21) приводится к виду

(22)

Согласно неравенству (22) постоянная времени нагрузки τ_Н АД должна быть тем меньше, чем больше высшая частота модуляции Ω и коэффициент модуляции m. Физически это объясняется тем, что при малой частоте Ω огибающая U_ОГ меняется медленно, конденсатор С_Н успевает разряжаться и следит за изменениями U_ОГ; при малых m U_ОГ изменяется в меньших пределах и конденсатор также успевает разряжаться.