9.1.3. Диодный детектор

Рассмотрим процесс детектирования с идеальным диодом.

Рис. 9.5. Схема последовательного диодного детектора

На схеме - напряжение непродетектированного входного сигнала, - выходное напряжение продетектированного сигнала. Элементы и образуют низкочастотный фильтр (НЧФ), характеризующийся постоянной времени . Величина определяет частоту среза НЧФ .

Фильтр для токов ВЧ имеет сопротивление, близкое к нулю, из-за большой величины емкости , и почти все переменное напряжение прикладывается к диоду. Пульсации ВЧ сигнала на выходе благодаря большой величине и невелики. При малых амплитудах входного сигнала работа детектора осуществляется на начальном криволинейном участке характеристики диода.

Зависимость тока через диод от напряжения на диоде выражается равенством

.

Пусть к идеальному диоду подведены два напряжения , где . При амплитуде входного напряжения, большей постоянного напряжения, запирающего диод, т.е. при , через диод проходит ток, имеющий вид последовательности косинусоидальных импульсов с углом отсечки.

.

Угол отсечки можно найти из соотношения , где - коэффициент детектирования. Т.к. ; ; ; .

Когда входной сигнал диодного детектора снимается с колебательного контура, детектор шунтирует этот контур.

Шунтирующее действие детектора характеризуется его входным сопротивлением. Под входным сопротивлением детектора понимается отношение амплитуды напряжения, приложенного к детектору, к амплитуде первой гармоники тока через детектор

; ; .

Схема с параллельным включением диода (рис. 8.6) с точки зрения ее работы мало отличается от схемы с последовательным включением.

Рис. 9.6. Схема параллельного диодного детектора

Различие заключается лишь в том, что в параллельной схеме выходное напряжение снимается не с конденсатора C, как это делается в последовательной схеме, а с резистора и диода. Входное сопротивление .

9.2. Описание лабораторного стенда

Лабораторная работа "Детектирование амплитудно-модулиро­ванных колебаний" выполняется с помощью функционального модуля "Нелинейные цепи" многофункционального лабораторного стенда². Схема модуля показана на рис. 9.7.

Рис. 9.7. Схема лабораторного макета

Для исследования процессов в схеме детектора также используются осциллограф и генератор Г4-102. Цепь электрической схемы устройства собирается с помощью перемычек, соединяющих соответствующие коммутационные гнезда.

9.3. Лабораторное задание

1. Исследование статической детекторной характеристики. Установите на выходе генератора Г4-102 сигнал с амплитудой 0,3 В. Для всех сочетаний значений сопротивлений нагрузки и емкостей снимите зависимость постоянного напряжения на выходе от напряжения сигнала на входе для последовательного (рис. 9.5) детектора³. Используя выражение (8.3), рассчитайте коэффициент передачи детектора. Результаты измерений сведите в таблицу и постройте графики.

2. Исследование динамической детекторной характеристики последовательного детектора. Установите на выходе генератора Г4-102 АМ-сигнал с амплитудой 0,3 В. В схеме последовательного детектора для всех сочетаний значений сопротивлений нагрузки и емкостей снять зависимость выходного НЧ напряжения от коэффициента модуляции, изменяя его от 10% до 90%. При максимальных значениях М зарисуйте осциллограммы. Используя выражение (9.4), рассчитайте коэффициент передачи детектора. Результаты измерений сведите в таблицу и постройте графики.

3. Исследование работы параллельного детектора. Установите на выходе генератора Г4-102 АМ-сигнал с амплитудой 0,3 В. Зарисуйте осциллограммы сигналов на выходе параллельного (рис. 9.6) детектора при различных значения коэффициента модуляции, изменяя его от 10% до 90%.