7. Искажения сигнала, вызванные переходной цепочкой

Схема АД с переходной цепочкой RC приведена на рис. 4.

Рис. 4.- амплитудный детектор с переходной

Цепочкой

Пусть на вход детектора поступает однотональное колебание

(23)

Для простоты, положим коэффициент передачи детектора равным единице.

При отключенной переходной цепочке напряжение U_Д на нагрузке детектора содержит две составляющие: постоянную U₌=U₀ и низкочастотную с амплитудой U_Ω =mU₀ в соответствии с рис. 5, а.

В приёмниках AM сигналов используется низкочастотная составляющая напряжения U_Д. Постоянная времени переходной цепочки τ=RC выбирается достаточно большой, во много раз превышающей период модулирующего колебания. Поэтому на конденсаторе С выделяется постоянная составляющая напряжения, а на резисторе R - низкочастотная.

Конденсатор С становится источником постоянного напряжения. От этого источника по цепи левая обкладка конденсатора С → R_Н → R → правая обкладка конденсатора С протекает ток смещения

(24)

А Б

Рис. 5. К оценке нелинейных искажений сигнала,

вызванных переходной цепочкой: а - сигнал при отсутствии искажений;

б - сигнал с искажениями

Ток смещения I_CM создает на сопротивлении R_H напряжение смещения U_СМ (рис. 5, б).

(25)

Когда огибающая напряжения на входе детектора становится меньше напряжения U_СМ (интервал времени [t₁÷t₂] на рис. 5,б), диод запирается, и напряжение на нагрузке становится равным U_CM. При этом форма выходного напряжения детектора изменяется (сплошная кривая на рис. 5, б).

Для устранения искажений сигнала необходимо выполнить условие

(26)

где (U_ОГ)_min - минимальное значение огибающей входного сигнала детектора..

Учитывая, что

(27)

а также выражения (24), (25), неравенство (26) можно записать следующим образом:

(28)

Итак, сущность возникновения нелинейных искажений продетектированного сигнала, вызванных переходной цепочкой RC, состоит в том, что постоянное напряжение смещения, вызванное разрядом емкости С, закрывает диод АД на части периода модулирующего колебания, нарушая тем самым работу детектора.

2.5. Расчетное задание

2.5.1. Рассчитать и построить зависимость коэффициента передачи детектора от величины сопротивления нагрузки. Расчеты выполнить для детектора на идеальном и полупроводниковом диодах. При этом полагать сопротивление нагрузки детектора К_н равным 0; 5,1 кОм; 47 кОм; 240 кОм; R_н → ∞; крутизну вольт-амперной характеристики диода S = 10 мА/В; обратное сопротивление полупроводникового диода R_обр = 500 кОм.

2.5.2 Рассчитать и построить зависимость входного сопротивления детектора от величины сопротивления нагрузки. Расчеты произвести для случаев идеального и полупроводникового диода. Исходные данные для расчетов принять такими же, как в разделе 2.5.7.

2.5.3. Определить, будрт ли детектор инерционным, если:

- частота модулирующего колебания F = 1000 Гц;

- коэффициент модуляции входного сигнала т = 0,8,

- емкость нагрузки детектора С_н = 1000пФ;

- сопротивления нагрузки детектора Л_н могут принимать значения 5,1 кОм; 47 кОм; 240 кОм.

2.5.4. Определить, при каких сопротивлениях нагрузки детектора будут отсутствовать нелинейные искажения сигнала, если частота модулирующего колебания F = 1000 кГц; коэффициент модуляции входного сигнала т = 0,8; сопротивление переходной цепочки R = 10 кОм.