Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиоприемные устройства. Сборник задач и упражнений. Учебное пособие
.pdf
41
28 Каким образом осуществляется сопряжение настроек контуров пресе-
лектора и гетеродина.
29 Чем вызвано требование высокой стабильности частоты гетеродина в
приемнике и как оно выполняется в современных устройствах приема.
30 Сформулируйте основные выводы теории преобразования на невзаим-
ном электронном приборе.
3.3 Расчет транзисторных преобразователей частоты
1 * Вычислите минимальное значение g
21МИН
мгновенной крутизны тран-
зистора ПЧ, если зависимость этой крутизны от напряжения гетеродина определяется равенством g21=a+2bUГ, в котором a = 100мА/В, а крутизна преобразования G
=45 мА/В.
21ПР
2 * Определите резонансный коэффициент усиления триодного преобра-
зователя частоты, если эквивалентное резонансное сопротивление RЭ= 10 кОм,
коэффициенты включения контура m=n=0,5 и мгновенная крутизна транзистора
из-за действия напряжения гетеродина меняется по гармоническому закону в
пределах от g
21МИН
=20 мА/В до g
21МАКС
=100 мА/В.
3 * При какой амплитуде гетеродинного напряжения коэффициент усиле-
ния транзисторного преобразователя частоты равняется К0=10, если эквивалентное сопротивление контура RЭ=2 кОм, коэффициент включения контура
m=1 и n=0,5, вольтамперная характеристика транзистора определяется выраже-
нием i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором b=0,4 А/В2.
4 Определите амплитуду тока промежуточной частоты на выходе преоб-
разователя частоты при короткозамкнутой нагрузке, если крутизна характеристики транзистора линейно зависит от g
21МИН
= 0,01 А/В до g
21МАКС
=15 А/В. Ам-
плитуда входного сигнал UС=150 мкВ.
5 Найти амплитуду составляющей выходного тока транзистора с проме-
жуточной частотой в транзисторном преобразователе частоты при короткозамкнутой нагрузке, если амплитуда входного сигнала UС=80 мкВ, амплитуда
напряжения гетеродина UГ=0,03 В и вольтамперная характеристика транзистора
описывается выражением i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором b=0,3 А/В2.
6 * Определите амплитуду напряжения гетеродина, при которой коэффи-
циент усиления транзисторного преобразователя частоты равен К0=12, если эквивалентное резонансное сопротивление контура RЭ=8 кОм, коэффициент
включения контура m=1 и n=0,3. Зависимость крутизны характеристики транзистора от напряжения гетеродина имеет вид g21=a+2bUГ, где а-значение крутизны при UГ=0, b=0,5 А/В2.
7 Чему рано максимальное значение крутизны транзистора преобразова-
теля частоты, если из-за напряжения гетеродина эта крутизна меняется по гармоническому закону и ее минимальное значение g
21МИН
=10 мА/В. Резонансный
коэффициент усиления преобразователя частоты равен К0=10, RЭ=2 кОм, коэффициент включения контура m=1 и n=0,5.
8 * Определите коэффициент передачи транзисторного преобразователя
частоты, если эквивалентное резонансное сопротивление контура RЭ=1 кОм,
42
коэффициент включения контура m=1 и n=0,5, амплитуда напряжения гетеродина UГ=0,1 В. Вольтамперная характеристика транзистора описывается выражением i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором b=0,5 А/В2.
9 Найти амплитуду сигнала U
на входе транзисторного преобразователя
с
частоты, при которой амплитуда составляющей выходного тока транзистора с
промежуточной частотой при короткозамкнутой нагрузке равна IПЧ=10 мкА.
Амплитуда напряжения гетеродина U
=0,05 В, вольтамперная характеристика
Г
триода описывается выражением i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором b=0,8 А/В2.
10 Рассчитать амплитуду напряжения гетеродина, при которой крутизна
преобразования транзисторного преобразователя равняется G
=20 мА/В.
21ПР
Вольтамперная характеристика транзистора описывается выражением
i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором b=0,5 А/В2.
11 Определите коэффициент передачи преобразователя частоты, если кру-
тизна преобразователя G
=12 мА/В, собственная добротность контура
21ПР
QК=100, выходная проводимость преобразовательного прибора 1 мСм, входная
проводимость транзистора следующего каскада 7 мСм, m=1, n=0,5, СК=1000
пФ, f0=2 МГц.
12 * Найти максимальное значение g
21МАКС
мгновенной крутизны транзи-
стора преобразователя частоты, если зависимость этой крутизны от напряжения
гетеродина определяется выражением g21=а+2bUГ, в котором а=100 мА/В, а
крутизна преобразования G
=40 мА/В.
21ПР
13 * Определите коэффициент усиления транзисторного преобразователя
частоты, если эквивалентное резонансное сопротивление контура R=5 кОм, коэффициенты включения контура m=1 и n=0,4, амплитуда напряжения гетеродина UГ=0,05 В, зависимость крутизны от напряжения гетеродина определяется
выражением g21=a+2bUГ, в котором b=0,4 А/В2.
14 Вычислить минимальное значение g
мгновенной крутизны тран-
21МИН
зистора ПЧ, если зависимость этой крутизны от напряжения гетеродина определяется выражением g21=a+2bUГ, в котором а=70 мА/В, а крутизна преобразования G
=35 мА/В.
21ПР
15 * Определите амплитуду сигнала на входе транзисторного преобразователя частоты, если известно, что амплитуда тока транзистора с промежуточной частотой при короткозамкнутой нагрузке IПЧ=4 мкА, а крутизна характеристики транзистора меняется под действием напряжения гетеродина в пределах
от g
21МИН
=0,01 А/В до g
21МАКС
=11 А/В.
16 * Рассчитайте амплитуду напряжения гетеродина, при которой амплитуда составляющей тока с промежуточной частотой на выходе транзисторного
преобразователя частоты в режиме короткого замыкания нагрузки равна IПЧ=3
мкА, если амплитуда входного сигнала UС=100 мкВ и вольтамперная характеристика транзистора описывается выражением i2=i20+a∆U+b∆U2,в котором
b=0,3 А/В2.
43
ГЛАВА 4
АМПЛИТУДНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
4.1 Краткие сведения
Упрощенная схема последовательного диодного детектора приведена на
рисунке 4.1.
Рисунок 4.1
Детектирование сильных сигналов происходит с отсечкой тока. Для анализа работы детектора в режиме сильных сигналов вольтамперную характеристику диода аппроксимируют линейно-ломаной (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2
44
Пренебрегая обратным током характеристику диода можно представить в
,0,0
0,
uпри
uприSu
i
НmМАКС
UUSI
3
3
Н
SR
cossin
m
Н
SU
I
cos
0
mm
Н
д
mU
U
U
U
K
cossin
..
S
G
ПОСЛВХ
1cos
Н
ПОСЛВХ
R
G
2
..
НН
ПОСЛВХПАРВХ
RR
GG
31
....
.0
1
НЕЛm
UmU
m
U
U
НЕЛ
m
1
.
0
виде:
где S – крутизна характеристики диода; U=U
ВХ-UН
– напряжение на диоде.
Ток диода имеет вид импульсов высотой
,
c углом отсечки . При малых имеет место приближенное соотношение
. (4.3)
Среднее значение тока диода (постоянная составляющая)
. (4.4)
Коэффициент передачи диодного детектора в режиме сильных сигналов
одинаков для немодулированных и модулированных сигналов:
. (4.5)
Входная проводимость последовательного диодного детектора
. (4.6)
При малых
справедливо соотношение
.
Входная проводимость параллельного диодного детектора:
. (4.7)
При диодном детектировании возможны нелинейные искажения из-за нелинейности детекторной характеристики, инерционности нагрузки и влияния
разделительной цепи с последетекторным усилителем.
Нелинейность начального участка детекторной характеристики (рисунок
4.3) может привести к искажениям при коэффициентах амплитудной модуляции m близких к единице.
Искажения из-за нелинейности детекторной характеристики будут отсутствовать, если
. Для выполнения этого условия необходимо,
чтобы амплитуда несущей на входе детектора
. (4.8)
45
,
1
2
В
НН
m
m
CR
ВВ
F
2
.
1
УН
R
m
m
R
Рисунок 4.3
Безинерционное детектирование будет при выборе постоянной времени
нагрузки из условия
(4.9)
где
- верхняя частота модуляции.
Нелинейные искажения из-за разделительной цепи (СPRУ на рисунке 4.1)
будут малы при условии
(4.10)
Здесь RУ - входное сопротивление последетекторного усилителя.
Схема транзисторного детектора на биполярном транзисторе представлены на рисунке 4.4.
46
Рисунок 4.4
Выбор режима работы транзистора показан на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5
47
Напряжение на нагрузке
НМАКСКНКН
RIRIU
0 0
0
90
/1)(0
ВХМАКСК
SUI
.
Н
ВХ
Н
д
SR
U
U
K
, где
- коэф-
фициент разложения Фурье (функция Берга) нулевого порядка. При
. Поскольку
, где S – крутизна характеристики кол-
лекторного тока, то коэффициент передачи транзисторного детектора
4.2 Контрольные вопросы для самопроверки
1 Назовите электронные приборы, на основе которых можно реализовать
амплитудный детектор.
2 Запишите выражения для напряжения на входе и выходе амплитудного
детектора при модуляции одним тоном, покажите временные диаграммы и
спектры этих колебаний.
3 Поясните принцип действия синхронного детектора.
4 Назовите возможные искажения сигнала, возникающие при детектиро-
вании и способы их оценки.
5 Дайте определения следующим характеристикам: «коэффициент пере-
дачи детектора», «входная проводимость детектора».
6 Назовите типы амплитудных детекторов и дайте характеристику каж-
дому из них.
7 Нарисуйте схемы диодных амплитудных детекторов, поясните принцип
работы и особенности каждой из схем.
8 Нарисуйте варианты схем детекторов на усилительных приборах, пояс-
ните назначение элементов.
9 Чему равен и от каких параметров зависит коэффициент передачи диод-
ного детектора при детектировании слабых сигналов?
10 Запишите выражение для коэффициента передачи диодного детектора с
линейно-ломаной вольт-амперной характеристикой.
11 Чему равно и от каких параметров зависит входное сопротивление по-
следовательного и параллельного амплитудного детектора?
12 Нарисуйте диаграммы напряжения и тока диода при детектировании
АМ-колебаний диодным амплитудным детектором с линейно-ломаной вольт-
амперной характеристикой.
13 Назовите причины искажений при диодном детектировании сильных
сигналов и способы борьбы с ними.
14 Поясните процесс установления напряжения на выходе диодного детек-
тора радиоимпульсов и укажите способы оценки искажений продетектированного импульса.
15 Поясните принцип работы пикового детектора и укажите, от каких па-
раметров зависит его коэффициент передачи.
16 Что такое детекторная характеристика? Нарисуйте семейство характе-
ристик для разных значений сопротивления нагрузки.
48
4.3 Расчет параметров схем амплитудных детекторов
1 * Рассчитайте амплитуду напряжения на входе диодного детектора, ес-
ли максимальное значение импульса тока диода I
=5мА, сопротивление
МАКС
нагрузки детектора RН=10кОм, внутреннее сопротивление диода Ri =50Ом.
2 Определите напряжение на выходе последовательного диодного детек-
тора, если постоянная составляющая тока диода I0=0,2мА, угол отсечки тока
диода θ=30°, внутреннее сопротивление диода с идеальной характеристикой Ri
=100Ом.
3 * Определить угол отсечки тока последовательного диодного детектора,
если при действии на входе детектора напряжения с амплитудой U
максимальное значение импульсов тока диода I
=10мА. Крутизна характе-
МАКС
m ВХ
= 5В,
ристики диода S=10мА/В.
4 * На вход диодного детектора подается сигнал с амплитудой U
m ВХ
=5В.
Напряжение на его нагрузке RН=5кОм равно 4,5В. Найдите максимальное значение тока диода I
МАКС
.
5 Коэффициент передачи диодного детектора 0,92. Определите изменение
крутизны характеристики диода, при котором коэффициент передачи станет
равным 0,81.
6 Рассчитайте коэффициент передачи последовательного диодного де-
тектора, если максимальное значение импульсов тока диода I
=10мА, про-
МАКС
детектированное напряжение Е=5В, внутреннее сопротивление диода Ri=50Ом.
Варианты: 1) Е=4В, I
=20мА; 2) I
МАКС
=50мА, Ri=43Ом.
МАКС
7 * Рассчитайте постоянную составляющую тока в цепи последовательно-
го диодного детектора, если амплитуда входного сигнала UВХ=5В, частота сигнала F=100кГц, длительность импульсов тока диода τ=2мкс, внутреннее сопротивление диода Ri=200Ом.
Варианты: 1) UВХ=4В, F=83,3кГц; 2) τ=1,67мкс, Ri=100Ом.
8 Чему станет равен коэффициент передачи последовательного диодного
детектора, если сопротивление нагрузки детектора RН увеличить в n раз (n=2)?
Первоначальное значение коэффициента передачи детектора Кд=0,8.
Варианты: 1) n=2,5, Кд=0,7; 2) n=2,2, Кд=0,75.
9 Определите напряжение на выходе последовательного диодного детектора, если амплитуда входного напряжения на диоде U
=0,5В и угол отсечки
m
θ=20°.
Варианты: 1) U = 0,2 В, θ = 30°; 2) U = 0,3 В, θ = 26° .
10 * Определите внутреннее сопротивление диода последовательного ам-
плитудного детектора, если коэффициент передачи детектора Кд=0,8, постоянная составляющая тока диода I0=1мА при амплитуде входного сигнала
UВХ=10В.
Варианты: 1) Кд=0,81, UВХ=4В; 2) Кд=0,866, I0=2мА.
11 Определите сопротивление нагрузки последовательного диодного де-
тектора, если коэффициент передачи детектора Кд=0,9 и крутизна характеристики диода S=30мА/В.
Варианты: 1) Кд=0,81, S=20мА/В; 2) Кд=0,5, S=10мА/В.
49
12 Рассчитайте коэффициент передачи последовательного диодного де-
тектора, если сопротивление нагрузки детектора R
значение импульсов тока диода равно I
=10мА при максимальном положи-
МАКС
=60кОм, максимальное
Н
тельном напряжении на диоде U=0,4В.
Варианты: 1) RН=5кОм, I
=8мА; 2) RН=100кОм, U=1В.
МАКС
13 Определите напряжение на выходе последовательного диодного детек-
тора, если сопротивление нагрузки детектора RН=10кОм, амплитуда входного
напряжения UВХ=10В, крутизна характеристики диода S=5мА/В.
Варианты: 1) RН=20кОм, UВХ=4В; 2) UВХ=3В, S=20мА/В.
14 Рассчитайте угол отсечки тока в цепи последовательного диодного де-
тектора, если постоянная составляющая этого тока I0=0,1мА, напряжение на
выходе детектора Е=5В, и внутреннее сопротивление диода Ri=100Ом.
Варианты: 1) I0=0,02мА, Е=2В; 2) Е=3В, Ri=20Ом.
15 Рассчитайте крутизну характеристики диода последовательного ампли-
тудного детектора, если при действии на ходе детектора напряжение с амплитудой UВХ=10В, напряжение на выходе детектора Е=8В, а постоянная составляющая тока диода I0=2мА.
Варианты: 1) Е=9,5В, I0=1мА; 2) Е=4,5В, UВХ=5В.
16 Определите сопротивление нагрузки RН последовательного диодного
детектора, если при действии на его входе напряжения с амплитудой U
ВХ
=2В
постоянная составляющая тока диода в случае отключенной емкости нагрузки
С
равна I0=1мА. Крутизну характеристики диода S=5мА/В.
Н
Варианты: 1) UВХ=5В, S=2мА/В; 2) I0=0,5мА, S=2,5мА/В.
17 * Определите входное сопротивление последовательного диодного де-
тектора, если коэффициент передачи детектора Кд=0,7, крутизна характеристики диода S=2мА/В.
Варианты: 1) Кд=0,5, S=1мА/В; 2) Кд=0,866, S=3мА/В.
18 Определите сопротивление нагрузки R
ром входное сопротивление последовательного детектора R
раллельного R
Варианты: 1) R
=9кОм. Приближенными формулами не пользоваться.
ПАР
=10кОм, R
ПОС
=6кОм; 2) R
ПАР
диодного детектора, при кото-
Н
=15кОм, а па-
ПОС
=3кОм , R
ПОС
=1,8кОм.
ПАР
19 Определите входное сопротивление параллельного диодного детектора,
имеющего сопротивление нагрузки RН=30кОм, если при действии на его входе
напряжения с амплитудой UВХ=6В амплитуда первой гармоники тока диода I1
=0,6мА. Приближѐнными формулами не пользоваться.
Варианты: 1) UВХ=2В, RН=10кОм; 2) I1=1мА, RН=15кОм.
20 Определите входное сопротивление последовательного диодного де-
тектора, если при действии на его входе напряжения с амплитудой UВХ=1,7В
напряжение на нагрузке UН=1,2В. Крутизну характеристики диода S=5мА/В.
Варианты: 1) UВХ=2,4В, S=3,2мА/В; 2) UВХ=3В, UН =2,3В.
21 * Определите входное сопротивление последовательного диодного детектора, если его сопротивление нагрузки RН=8кОм, а угол отсечки тока диода
θ=35°. Приближенными формулами не пользоваться.
Варианты: 1) RН=6кОм, θ=25°; 2) RН=2кОм, θ=45°.
50
22 Определите крутизну характеристики диода амплитудного детектора,
если угол отсечки тока диода θ=45°
и входное сопротивление детектора
RВХ=2,2кОм.
Варианты: 1) θ=60°, RВХ=1,7кОм; 2) θ=30°, RВХ=4,3кОм.
Рисунок 4.7
25 Нарисуйте осциллограммы напряжения затвор-исток, тока стока и
напряжения на выходе детектора выполненном на полевом транзисторе с индуцированным каналом (рисунок 4.7). Поясните принцип работы и выбор рабочей
точки.
4.4 Искажения при амплитудном детектировании
1 * Какой должна быть емкость нагрузки диодного детектора, чтобы ис-
кажения из-за инерционности нагрузки отсутствовали для коэффициента амплитудной модуляции m≤0,8, если при емкости С΄
=200пФ искажения отсут-
Н
ствуют для m΄≤0,3?
2 Определите частоту модуляции сигнала на входе диодного детектора F,
при которой искажения из-за инерционности нагрузки детектора отсутствуют
для значений коэффициента амплитудной модуляции сигнала m≤0,9, если при
частоте F΄= 12кГц искажений нет при m΄≤0,3.
3 Нелинейные искажения в диодном детекторе не возникают при сопро-
тивлении нагрузки RН=5кОм и коэффициенте амплитудной модуляции m=0,6.
При каком m΄ искажений не будет, если сопротивление нагрузки станет
R΄Н=40кОм.
4 Определите сопротивление RУ, разделительной цепи СР, RУ на выходе
диодного детектора, при котором искажения из-за этой цепи и из-за нелинейно-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]