2. Модуляторы гармонических колебаний

Модулятор на ограничителях. В схеме рис. 7.7, а модуля­ция сигнала, действующего наВходе 2, осуществляется за счет из­менения режимов работы ОУDA1 иDA2. Модулирующий сигнал подается наВход 1. При нулевом модулирующем сигнале положительные полупериоды несущего колебания проходят через диодыVD2 иVD4 на входы ОУDA3. Когда модулирующий сигнал не равен нулю, рабочие точки ин­тегральных микросхемDA1 иDA2 смещаются и диодыVD1 иVD3 находятся в проводящем состоя­нии.

Рис. 7.7 Рис. 7.8

Под воздействием этого сме­щения амплитуда сигнала несу­щей частоты уменьшается. На выходе микросхемы DA3 будет ограниченный сигнал несущей частоты. Для осуществленияAM необходимо наВход 1 подать по­стоянную составляющую, совмест­но с которой будет действовать сигнал модулирующей частоты. Вы­ходнойAM сигнал будет иметь нелинейные искажения типа «сту­пенька». Эти искажения можно устранить последующими фильтру­ющими цепями. Модулятор работает на частотах до 10 МГц. На рис. 7.7,б проиллюстрирован выходной сигнал модулятора.

Автоматическая регулировка усиления на транзисторах.Регу­лировка коэффициента усиления усилителя (рис. 7.8) основывается на изменении ООС. В качестве сопротивления ОС используется пря­мое сопротивление диода. Значение этого сопротивления меняется в зависимости от протекающего тока. Управляющее напряжение по­дается на базу транзистораVT1. Коллекторный токVT1 протекает через диод. Входной сигнал через цепьRl, Cl, C2 поступает на базу транзистораVT2, а с коллектора этого транзистора через диод действует ООС. В зависимости от тока, протекающего через тран­зисторVT1, будет меняться сопротивление ОС коллектор — база транзистораVT2. Схема позволяет изменять выходной сигнал на 60 дБ. Напряжение входного сигнала 10 мВ. Верхняя граничная частота входного сигнала 500 кГц.

Модулятор на составном каскаде.Модулятор (рис. 7.9, а) име­ет фиксированную частоту модуляции 500 Гц, которая определяется низкочастотным контуром. Несущая частота высокочастотного сиг­нала 10 МГц формируется во втором контуре. Колебания в схеме возникают за счет отрицательного дифференциального сопротивле­ния, которое образуется двумя полевыми транзисторами. Вольт-ам­перная характеристика составного транзистора показана на рис. 7.9,б. Амплитуда выходного сигнала не превышает 1 В.

Рис. 7.9 Рис. 7.10

Рис. 7.11

Широкополосный модулятор.Устройство (рис. 7.10) позволяет осуществить модуляцию входного сигнала в широком диапазоне ча­стот от 20 Гц до 200 кГц. Модуляция осуществляется за счет изме­нения коэффициента усиления каскада на транзистореVT1. В эмиттерную цепь этого транзистора включен полевой транзистор, сопро­тивление которого изменяется управляющим напряжением, поступающим на затвор. Так, при изменении напряжения в затворе от 0,8 до 10 В коэффициент усиления меняется на 40 дБ. Для уменьшения выходного сопротивления усилительного каскада при­менен эмиттерный повторитель на транзистореVT2.

Микромощный модулятор.Схема модулятора (рис. 7.11) по­строена на транзистореVT5. Модулирующий сигнал низкой частоты приходит на вход логарифмического преобразователя, который собран на транзисторахVT1 иVT2. Применение в схеме двух тран­зисторовVT1 иVT3 в диодных режимах значительно уменьшает искажения, которые связаны с нелинейностью входной характери­стики транзистораVT5. В результате линейность сохраняется при коэффициенте модуляции 0,8 для несущей частоты 500 кГц и моду­лирующей частоты 400 Гц. Результаты не меняются для несущей частоты 10 кГц. ТранзисторVT4, примененный для уменьшения влияния контура на модулирующий каскад, можно исключить при относительно низких несущих ча­стотах. Присутствие его жела­тельно на частотах более 1 МГц Вместо транзисторов в схеме можно применить интегральную микросхему К198НТ1. В этом случае габаритные размеры уст­ройства значительно уменьшают­ся.

Рис. 7.12 Рис. 7 13

Параллельные модуляторы. Модуляторы, схемы которых при­ведены на рис. 7.12,а и б, по­строены на двух транзисторах. Модулирующий сигнал поступа­ет на базу транзистораVT1 в схеме усилителя с коллектор­ной и эмиттерной нагрузкой. Сигналы на коллекторе и эмит­тереVT1 равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на 180". Эти сигналы используются в качестве напряжения питания для транзистораVT2, на базу которого поступает сигнал несущей частоты. Сигнал несущей частоты, усиленный транзисторомVT2, работающим при малых напряжениях между коллектором и эмитте­ром, обладает нелинейными искажениями. Для уменьшения их необ­ходима последующая фильтрация. Возможно включение в коллек­торную цепь транзистораVT2 вместо резистора R5 контураLC, настроенного на резонансную частоту. Схема может работать в широком диапазоне частот. Частота несущего сигнала должна быть более 100 кГц. При уменьшении частоты несущего сигнала возмож­ны значительные нелинейные искажения.

Модулятор на дифференциальном усилителе.В основу моду­лятора (рис. 7.13) положен принцип изменения коэффициента уси­ления дифференциального каскада в зависимости от протекающего через транзисторы тока. Модулирующий сигнал низкой частоты 10 кГц с амплитудой 50 мВ подается на базу токозадающего тран­зистора усилителя интегральной микросхемы. Сигнал с несущей частотой 100 кГц и амплитудой 100 мВ подается на базу одного из транзисторов дифференциального каскада. База второго транзисто­ра через резисторR2 подключена к нулевому потенциалу. Выходной сигнал усилителя поступает на эмиттер транзистораVT1 каскада с ОБ. С помощью конденсатораСЗ фильтруются низкочастотные составляющие выходного сигнала. На выходе схемы появляетсяAM сигнал с амплитудой 40 мВ и коэффициентом модуляции 30%. Модулятор может работать с сигналами несущей частоты до 1 МГц.

Низкочастотный модулятор.Автоматическую регулировку уси­ления в каскадах низкой частоты можно осуществить с помощью биполярных транзисторов. На рис. 7.14, а приведена схема, в кото­рой управляющий транзисторVT2 включен в эмиттер усилитель­ного транзистораVT1 параллельно резисторуR4. Регулировка усиления каскада осуществляется за счет изменения глубины ООС в каскаде, которая зависит от сопротивления, определяемого парал­лельным соединениемR4 и сопротивлением коллектор — эмиттерVT2. Последнее зависит от управляющего напряжения. При закры­том транзистореVT2 коэффициент усиленияVT1 равен 1,5. Общее изменение коэффициента усиления при открытомVT2 составляет 30 дБ. Модулятор удовлетворительно работает при входных сигна­лах до 50 мВ.

Рис. 7.14

В схеме рис. 7.14,6 регулировка осуществляется за счет изме­нения эквивалентного сопротивления коллекторной нагрузки тран­зистора VT1. Регулирующий транзисторVT2 по переменной состав­ляющей подключается параллельноR3. Управляющий сигнал отри­цательней полярности открывает транзисторVT2 и уменьшает об­щее нагрузочное солротивление каскада.