На рис. 5.43,б сигнал UВХ1 опережает сигнал UВХ2, на рис. 5.43,в сигнал UВХ1 отстает от сигнала UВХ2, а на рис. 5.43,г эти сигналы совпадают.

В качестве формирователя импульсной последовательности можно использовать компаратор или триггер Шмитта.

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

(рис.5.44) основана на поочередном открывании и закрывании транзисторов

(рис. 5.45).

Когда импульс положительной полярности приходит на базу VT1, то транзистор открывается и входной сигнал С(t)проходит на выход. В следую-

103

5.9.2. Модулятор на полевых транзисторах и операционном усилите-

ле (рис. 5.47). Такие модуляторы получили распространение благодаря простоте структур и большому динамическому диапазону модулирующих сигналов. В схеме (рис. 5.47,а) полевые транзисторы включены в цепь обратной связи, поэтому действующая величина их сопротивления в открытом состоянии уменьшается в Кυ раз.

Рис. 5.47. Модулятор на полевых транзисторах и операционном усилителе

В положительные полупериоды импульсной несущей UH(t)(рис. 5.47,б) транзистор VT1 закрывается, а VT2 открывается и сигнал на выходе определяется выражением

UВЫХ=(R2/R1) С(t).

5.9.3. Многоканальный модулятор (рис. 5.48). В качестве формирова-

телей управляющих сигналов используются микросхемы DD1 с открытым коллектором. Так как сопротивление закрытого транзистора составляет гигаомы, то допускается параллельное включение до 64 каналов по принципу “монтажное или”.

Для уменьшения влияния конечного сопротивления открытого транзистора на точность передачи входного сигнал С(t)групповой сигнал на выход поступает через буферный усилитель DA1. Конденсатор С устраняет высокочастотные выбросы, появляющиеся из-за коммутационных процессов в транзи-

сторах VT1–VT4.

105

Так как (τ/T)<<1 (для многоканальных систем), mАИМ≤1 и коэффициент передачи пассивных ФНЧ кФНЧ<1, то и UВЫХ будет составлять 20–30 % от UВХ. Поэтому для эффективной демодуляции АИМ-сигналов в многоканальных системах целесообразно применять активные ФНЧ или другие способы детектирования.

5.10.2. Пиковые детекторы (рис. 5.50,а). В литературе они известны под названием пиковых детекторов с открытым входом, которому обязаны свойством пропускать на выход постоянную составляющую преобразуемого напряжения, если она в нем содержится.

При поступлении положительных импульсов конденсатор С1 заряжается (рис. 5.50,б) с постоянной времени

τзар = (R1+R0) C1,

где R1 – выходное сопротивление предыдущего каскада; R0 – прямое сопротивление диода VD1.

При отсутствии импульсов на входе конденсатор С1 разряжается с постоянной времени

τразр = RНC1.

VD1

Рис. 5.50. Пиковый детектор

Для неискаженной демодуляции необходимо, чтобы скорость разряда конденсатора была больше скорости спада огибающей модулирующего сообщения. Кроме того, для АИМ-сигнала существенные ограничения возникают из-за порога открывания диода VD1. По этой причине чувствительность детектора получается низкой. Применение транзисторов и ОУ значительно увеличивает динамический диапазон детектора. Необходимость точного преобразования связана с применением интегральных микросхем и соответствующим снижением уровней рабочих сигналов.

107