8.7 Особенности ад на биполярных транзисторах

Транзисторные детекторы применяются обычно в сравнительно простых и дешевых радиоприемных устройствах. Их основные преимущества по сравнению с диодными амплитудными детекторами состоят:

–в возможности одновременного усиления сигнала, т.е. получение коэффициента детектирования значительно больше единицы;

– в возможности получения большой абсолютной мощности продетектированного сигнала, что облегчает возбуждение последующих каскадов, обладающих малым входным сопротивлением.

По остальным параметрам транзисторные детекторы уступают диодным, так как они обладают

– большими нелинейными искажениями;

– меньшей перегрузочной способностью;

– малым входным сопротивлением.

В транзисторных детекторах детектирование может производится за счет нелинейности базового, коллекторного и эмиттерного токов. При этом далеко не всегда возможно создание режима чисто базового, коллекторного или эмиттерного детектирования, так как одновременно сказываются нелинейности токов других электродов.

Транзисторы в детекторных каскадах чаще всего включаются по схеме с общим эмиттером, реже по схеме с общим коллектором, и устанавливают в заведомо нелинейный режим в отличие от аналогичных транзисторов, включенных по схеме усилительных каскадов. Типичная схема транзисторного детектора приведена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Принципиальная схема транзисторного детектора

Делитель напряжения R_Б1, R_Б2 должен создавать небольшое (сотые доли вольта) отпирающее напряжение на базе. При этом маломощные транзисторы, обычно используемые в детекторных каскадах, дают наибольший эффект детектирования. Однако это напряжение может быть равно и нулю, что лишь незначительно снижает эффект детектирования. Конденсатор С_Б необходим для того, чтобы все входное напряжение прикладывалось к промежутку база - эмиттер.

Транзистор работает в таком режиме, при котором резко проявляется нелинейность коллекторного тока от входного напряжения. Основной эффект детектирования здесь получается за счет коллекторного детектирования, но полностью избежать базового детектирования в этом случае нельзя, так как всегда имеется нелинейность характеристики базового тока. Входное сопротивление транзисторных детекторов при малых и средних амплитудах сигнала, когда отсутствует отсечка базового тока, в первом приближении находят так же, как для усилительных схем в режиме короткого замыкания на выходе (сопротивление емкости С_н – мало).

При наличии отсечки базового тока (режим сильных сигналов) входное сопротивление увеличивается за счет снижения амплитуды базового ток сигнальной частоты. В этом случае характерными значениями параметров являются – , .

8.8 Импульсный детектор

Наиболее распространенными являются диодные импульсные детекторы в силу их высокой перегрузочной способности, простоты схемы и наличия малых нелинейных искажений.

Особенности импульсных детекторов рассмотрим на примере последовательного диодного детектора. В первую очередь, интерес представляют следующие искажения импульса – растяжение переднего и заднего фронтов импульса, а также срез (спад вершины импульса).

Пусть на входе детектора действует радиоимпульс, с прямоугольной огибающей. Тогда в момент t = 0 на нагрузке детектора напряжение равно нулю и поэтому в этот момент угол отсечки  = /2 (рис. 8.11).

По мере заряда нагрузочного конденсатора и появления напряжения на нагрузке рабочая точка смещается влево и угол отсечки детектора стремится к некоторому установившемуся значению угла отсечки. В соответствии с этим изменяется и входное сопротивление детектора от R_вх=2R_i до входного сопротивления в установившемся режиме . Одновременно изменяется полное нагрузочное сопротивление каскада, работающего на детектор, что приводит к изменению коэффициента усиления этого каскада.

Поэтому форма импульса на входе детектора (напряжение на контуре резонансного каскада U_к) отличается от прямоугольной.

Это значительно усложняет расчет времени установления видеоимпульса на выходе детектора. Анализ приводит к приближенной расчетной формуле:

,

(8.22)

где R_к – резонансное сопротивление контура без учета входного сопротивления детектора.

После окончания входного импульса диод при детектировании сильных сигналов практически заперт (остается только его обратное сопротивление R_обр). При этом разряд конденсатора нагрузки происходит через сопротивление нагрузки и включенное параллельно ему обратное сопротивление диода. Следовательно, форма заднего фронта можно считать экспоненциальной и время спада заднего фронта определить по формуле:

.

(8.23)

Рис. 8.11. Эпюры напряжений

Обычно и сопротивление нагрузки R рассчитываются по допустимому времени спада при выбранной емкости С. При этом должно удовлетворяться условие, что (емкость нагрузки во много раз больше проходной емкости диода).