5.9 Амплитудно-импульсные модуляторы

Модуляторы АИМ-сигналов строятся на базе аналоговых ключей и коммутаторов. Лучшими характеристиками обладают транзисторные модуляторы. Эти модуляторы выполняют как на биполярных, так и на полевых транзисторах.

Модуляторы на биполярных транзисторах используют в тех случаях, когда требуется гальваническая развязка между датчиком и управляющим сигналом. Если же сопротивление источника сигнала более 500 кОм, то следует применять полевые транзисторы.

Основным недостатком модулятора является то, что при отсутствии входного сигнала на его выходах присутствует постоянное напряжение, возникающее за счет токов утечки и импульсных сигналов, связанных с паразитными межэлектродными емкостями активных элементов. С этой точки зрения полевые транзисторы предпочтительнее, так как емкость затвор–канал у них значительно меньше межэлектродной емкости биполярных транзисторов.

5.9.1 Модулятор на биполярных транзисторах. Работа модулятора

(рисунок 5.44) основана на поочередном открывании и закрывании транзисторов (рисунок 5.45).

Рисунок 5.44 – Амплитудно-импульсный модулятор

Рисунок 5.45 –Временные диаграммы на биполярных транзисторах работ модулятора

Когда импульс положительной полярности приходит на базу VT1, то транзистор открывается и входной сигнал С(t)проходит на выход. В следующий полупериод сигнала U_H(t)положительный импульс открывает транзистор VT2, транзистор VT1 закрывается. Выход подключается к нулевой шине. Важным фактором в работе схемы является равенство остаточных напряжений. Для выравнивания этих напряжений служит резистор R1.

В импульсном модуляторе (см. рисунок 5.46) транзистор VT1 работает в линейном режиме как эмиттерный повторитель, а транзистор VT2 – в ключевом режиме. Источником питания транзистора VT2 является напряжение в эмиттере VT1. При отсутствии на входе 1 гармонического сигнала на выходе существует импульсный сигнал с амплитудой 5 В. Изменение напряжения в базе VT1, вызванное гармоническим сигналом на входе 1, вызывает изменение коллекторного напряжения VT2. На выходе появляется модулированный сигнал. В схеме можно получить 100 %-ю АИМ-I. Если на выходе подключить колебательный контур, настроенный на первую гармонику импульсного сигнала, то можно получить АМ гармонического сигнала.

Рисунок 5.46 – Импульсный модулятор

Для уменьшения ошибки из-за остаточного напряжения, сопротивления в открытом состоянии и токов утечки в закрытом используются операционные усилители совместно с биполярными или полевыми транзисторами.

5.9.2. Модулятор на полевых транзисторах и операционном усилителе (рисунок 5.47). Такие модуляторы получили распространение благодаря простоте структур и большому динамическому диапазону модулирующих сигналов. В схеме (рисунок 5.47,а) полевые транзисторы включены в цепь обратной связи, поэтому действующая величина их сопротивления в открытом состоянии уменьшается в К_ раз.

Рисунок 5.47 – Модулятор на полевых транзисторах и операционном