1.8. Контрольні тестові питання.

1. Який тип елементу в колі ЗЗ логарифматора?

2. Який тип елементу у вхідному колі антилогарифматора?

3. Яка форма ВАХ кола ЗЗ логарифматора?

4. Яка форма ВАХ вхідного кола антилогарифма тора?

5. Які вимоги до величини вхідного струму логарифматора?

6. Які обмеження вхідного сигналу логарифматора?

7. Які вимоги до величини вхідного струму антилогарифматора?

8. Які обмеження вхідного сигналу антилогарифматора?

9. Чим реалізується біполярність логарифма тора?

10. Які є методи підвищення точності логарифматорів?

Лабораторна робота №4

Дослідження аналогових електронних амплітудних детекторів

1.1. Навчальні питання

1. Дослідити функціональні можливості амплітудного детектора, принцип його роботи та точність детектування в залежності від частоти і амплітуди вхідного гармонічного сигналу, ємності конденсатора С₁, величини навантаження R_Н.

2. Дослідити принципи роботи, функціональні властивості та точність детектування активного АД в залежності від амплітуди і частоти вхідного гармонічного сигналу, ємності конденсатора С, номіналів опорів R₁ та R₂, а також від величини опору навантаження R_Н.

1.2. Навчальна мета

1. Експериментальне дослідження принципів функціонування та основних властивостей пасивних та активних аналогових електронних амплітудних детекторів.

1.3. Теоретичні відомості

Детекторами називають пристрої, за допомогою яких із електричних сигналів виділяється інформаційна складова. В залежності від параметру, який перетворюється детектором і несе інформацію в сигналі, детектори розділяють на амплітудні, фазові , частотні.

Амплітудні детектори (АД) прийнято розділяти на детектори середньовипрямленого, максимального та діючого (ефективного) значень рівня сигналу.

Детектори середньо випрямленого значення реалізується по схемам звичайних пристроїв випрямлення з урахуванням того, що вихідний сигнал повинен бути точно пропорційним відповідному параметру вхідного.

Перетворювачі електричних сигналів, вихідна напруга яких дорівнює максимальному значенню модуля вхідного сигналу, називають амплітудними або екстремальними детекторами.

Детектори діючого або ефективного значень перетворюють вхідний сигнал у вихідну напругу, яка дорівнює

,

(4.1)

де – коефіцієнт пропорційності.

Особливістю цих детекторів є те, що їх вихідна напруга не залежить від форми і частоти вхідного сигналу при постійному його діючому значенні.

Серед амплітудних детекторів виділяють схеми з відкритим і замкненим входами.

В детекторах з відкритим входом вихідний сигнал пропорційний сумі постійної і максимального значення змінної складової вхідної напруги. В детекторах із замкненим входом міститься розділюючий конденсатор, що зумовлює пропорційність вихідного сигналу тільки змінній складовій вхідного.

Варіанти схем пасивних АД наведено на рис. 4.1 – рис. 4.4.

Спільною умовою їх нормальної роботи є велике значення опору навантаження R_Н, а також не велике значення постійної часу заряду конденсаторів. В цьому випадку забезпечуються умови , де Т – період вхідного сигналу,R_вх – вхідний опір детектора. За цих умов конденсатори за час однієї (або декількох) на півхвилі вхідної напруги заряджаються до максимального значення вхідного сигналу, а в проміжках часу між інтервалами заряджання напруга на них майже не змінюється завдяки великій сталій часу кола розряджання .

Інтервал часу, впродовж якого вхідні діоди відкриті і конденсатор заряджається характеризується так званим кутом відсічки 2, який в свою чергу залежить від постійних часу кіл заряду і розряджання конденсатора, а також від форми сигналу. Для екстремальних амплітудних детекторів справедливе співвідношення:

,

(4.2)

де ;

;

–амплітуда синусоїдальної напруги;

–постійна складова вхідного сигналу.

Для зменшення рівня пульсації вихідної напруги АД до його виходу підключають фільтр нижніх частот або другий детектор з відкритим входом, рис. 4.3.

Для отримання вихідної напруги, що дорівнює розмаху вхідної використовують схеми, варіант яких наведено на рис. 4.4. У такого детектора вихідна напруга дорівнює .

Недоліки пасивних детекторів: низька чутливість; великі похибки при обробці низькочастотних сигналів.

Для зменшення похибок АД в діапазоні частот до 100кГц і більше широко використовують активні АД на основі операційних підсилювачів, рис. 4.5.

Для схеми на рис. 4.5 вплив на вихідний сигнал порогової напруги діода VD2 зменшується в (1+) разів, а постійна часу кола зарядки дорівнює , де – коефіцієнт підсилення операційного підсилювача. В схемі ри. 4.5 діод VD1 забезпечує підвищення швидкодії за рахунок зменшення заряду на бар’єрній ємності діода VD2, але його не можна використовувати без кола захисту операційного підсилювача від короткого замикання.