Разработка радиоприемника

, (17)

где Ωmin – минимальная частота модулирующего сигнала,

этим видом нелинейных искажений можно пренебречь;

· нелинейностью процесса заряда и разряда конденсатора Cн.

При этом возникает фазовый сдвиг между напряжениями U= и ua(t). В моменты времени, когда ua(t) < U=, конденсатор Cнбудет разряжаться чере

з резистор Rнпо экспоненциальному закону. Анализ показывает, что малый уровень нелинейных искажений этого вида обеспечивается при условии:

, (18)

где Ωmax – максимальная частота модулирующего сигнала.

Кроме рассмотренных выше нелинейных искажений в режиме детектирования «сильных» сигналов возникают частотные искажения, обусловленные присутствием в выходном напряжении гармоник высокочастотного колебания. С целью уменьшения уровня колебания высокой частоты на выходе амплитудного детектора величина емкости конденсатора Cнвыбирается из условия:

, (19)

а коэффициент фильтрации в этом случае определяется выражением:

kф = ωcCнrg, (20)

где rg – сопротивление диода в открытом состоянии.

2. Виды схем амплитудных детекторов

2.1 Амплитудный детектор на диоде

Классическая схема «последовательного» детектора дана на рисунке (собственно, это однополупериодный выпрямитель). Если представить ламповый диод как идеальный вентиль, то такая модель («линейного» детектирования) сразу же дает для постоянной составляющей выходного напряжения:

,

где uBX – амплитуда напряжения несущей на входе детектора. Амплитуда низкочастотного напряжения на выходе:

uВЫХ = mUH (m – коэффициент модуляции АМ сигнала).

При полярности включения диода как на схеме – выпрямленное напряжение будет положительным.

2.2 Параллельный детектор

Присоединим «нижний» вывод резистора нагрузки к ВЧ входу, как на рис. слева. Ни для постоянной составляющей тока, ни для модулирующего колебания – в схеме, по сути дела, ничего не изменилось. Перевернув теперь схему (справа), получим известный по книгам параллельный детектор.

В новой схеме резистор R дополнительно подгружает ВЧ вход. Соответственно снижается входное сопротивление для резонансных цепей:

Отличием этой конфигурации является также присутствие на ее выходе, помимо низкочастотного напряжения, еще и полного входного сигнала. Поэтому в практических схемах предусматривается дополнительная фильтрующая ячейка RФСФ для снятия нежелательной ВЧ составляющей.

К параллельному детектору обращаются нередко. Во-первых, если схема диктует необходимость непременно емкостной связи с источником сигнала. Во-вторых, это естественное решение для комбинированных ламп (таких как 6Г2), а также прямонакальных, то есть тех, где катод диода вынужденно заземлен.

Впрочем, в этих последних случаях вполне возможно и последовательное детектирование – если только контур может быть отвязан от «земли» (см. последний рис.).

При указанной полярности включения диода выпрямленное напряжение – минусовое.

2.3 Сеточный детектор

Эта схема типична для простых малоламповых приемников. Она эквивалентна сочетанию обычного детектора и усилительного каскада; только роль анода диода играет управляющая сетка. По понятным причинам ВЧ фильтрацию приходится осуществлять уже в анодной цепи.

В книгах мы читаем, что сеточный детектор обладает повышенной чувствительностью; это действительно так. Дело в том, что отказ от регулятора громкости вслед за детектором – позволяет увеличить сопротивление нагрузки (R). Тем самым и сохранить высокую добротность контура, и снизить до минимума ток через «диод». Правда, это оборачивается и негативной стороной: возможностью перегрузки каскада сильными сигналами, размах которых превысит раствор характеристики лампы. В предельном случае выделенная НЧ огибающая (на отрицательной «подставке») вообще выносится в область отсечки характеристики, а слушатель раритетного приемника недоумевает: почему при точной настройке на очень мощную станцию передача пропадает?

2.4 Катодный детектор

Если сеточный детектор по принципу работы – диодный, то катодный и анодный детекторы действуют иначе.

Взглянем на эту схему как на катодный повторитель с емкостной нагрузкой. В отличие от линейного случая, ток покоя в детекторе всегда должен быть выбран «неправильно», чтобы не позволять емкости разряжаться в промежутке между двумя положительными полуволнами колебаний несущей:

I << i'.

Здесь i' – снова амплитуда тока несущей частоты f в катоде, как если бы не было отсечки колебаний, I – ток покоя лампы.

Будем считать, что фильтрующий конденсатор CH имеет достаточно большую емкость, чтобы выполнялось:

Практически это достижимо, если несущая и модулирующая частоты различаются на порядки. Такой режим катодного детектора наиболее выгоден в отношении чувствительности.

В данном случае повторитель нагружен (для несущей частоты) на сопротивление, значительно меньшее его выходного сопротивления, равного 1/S. Следовательно, гипотетическую величину i', соответствующую линейному режиму работы, записать просто:

i' = SuBX

как в любом каскаде, где катодный резистор заблокирован конденсатором большой емкости.

Получаем знакомое уже условие эффективного детектирования, противоположное условию работы без отсечки:

SuBX >> I, т.е. uBX >> I/S

Рассмотрим каскад с триодом 6Н1П, пусть анодный ток равен 1 мА, при этом крутизна 2 мА/В. Тогда порог детектирования получается 0,5 В. Чувствительность будет повышаться с уменьшением тока покоя: при снижении тока в 8 раз она повышается вчетверо (почему – надеюсь, пояснять не надо). В практических схемах номинал катодного резистора выбирают поэтому от 50 до 200 кОм.

Катодный детектор легко рассчитать с позиции отсутствия искажений, вызванных как активной, так и реактивной внешней нагрузкой, при безусловном сохранении начальной добротности контура. Однако никаких других особенных достоинств у него нет (зато имеются недостатки), поэтому заметного распространения он не нашел.

2.5 Анодный детектор

Рассмотренные выше схемы детектирования имеют общую особенность: напряжение на открытом нелинейном элементе представляет собой только разность между огибающей АМ колебания и величиной выходного напряжения (тот же «сигнал ошибки», аналогично усилительным схемам с обратной связью). Потому детекторы обеспечивают малые искажения, причем форма характеристики нелинейного элемента совершенно не важна! Условие «линейности» детектирования сформулировано выше. Если оно не соблюдается (сигнал слабый), детектор превращается в нелинейный («квадратичный»).

 Скачать реферат