Модуляторы гармонических колебаний

Модулятор на ограничителях.В схеме рис. 7.7, а модуля­ция сигнала, действующего на Входе 2, осуществляется за счет из­менения режимов работы ОУ DA1 и DA2. Модулирующий сигнал подается на Вход 1. При нулевом модулирующем сигнале положительные полупериоды несущего колебания проходят через диоды VD2 и VD4 на входы ОУ DA3. Когда модулирующий сигнал не равен нулю, рабочие точки ин­тегральных микросхем DA1 и DA2 смещаются и диоды VD1 и VD3 находятся в проводящем состоя­нии.

Рис. 7.7 Рис. 7.8

Под воздействием этого сме­щения амплитуда сигнала несу­щей частоты уменьшается. На выходе микросхемы DA3 будет ограниченный сигнал несущей частоты. Для осуществления AM необходимо на Вход 1 подать по­стоянную составляющую, совмест­но с которой будет действовать сигнал модулирующей частоты. Вы­ходной AM сигнал будет иметь нелинейные искажения типа «сту­пенька». Эти искажения можно устранить последующими фильтру­ющими цепями. Модулятор работает на частотах до 10 МГц. На рис. 7.7, б проиллюстрирован выходной сигнал модулятора.

Автоматическая регулировка усиления на транзисторах. Регу­лировка коэффициента усиления усилителя (рис. 7.8) основывается на изменении ООС. В качестве сопротивления ОС используется пря­мое сопротивление диода. Значение этого сопротивления меняется в зависимости от протекающего тока. Управляющее напряжение по­дается на базу транзистора VT1. Коллекторный ток VT1 протекает через диод. Входной сигнал через цепь Rl, Cl, C2 поступает на базу транзистора VT2, а с коллектора этого транзистора через диод действует ООС. В зависимости от тока, протекающего через тран­зистор VT1, будет меняться сопротивление ОС коллектор — база транзистора VT2. Схема позволяет изменять выходной сигнал на 60 дБ. Напряжение входного сигнала 10 мВ. Верхняя граничная частота входного сигнала 500 кГц.

Модулятор на составном каскаде. Модулятор (рис. 7.9, а) име­ет фиксированную частоту модуляции 500 Гц, которая определяется низкочастотным контуром. Несущая частота высокочастотного сиг­нала 10 МГц формируется во втором контуре. Колебания в схеме возникают за счет отрицательного дифференциального сопротивле­ния, которое образуется двумя полевыми транзисторами. Вольт-ам­перная характеристика составного транзистора показана на рис. 7.9, б. Амплитуда выходного сигнала не превышает 1 В.

Рис. 7.9 Рис. 7.10

Рис. 7.11

Широкополосный модулятор. Устройство (рис. 7.10) позволяет осуществить модуляцию входного сигнала в широком диапазоне ча­стот от 20 Гц до 200 кГц. Модуляция осуществляется за счет изме­нения коэффициента усиления каскада на транзисторе VT1. В эмиттерную цепь этого транзистора включен полевой транзистор, сопро­тивление которого изменяется управляющим напряжением, поступающим на затвор. Так, при изменении напряжения в затворе от 0,8 до 10 В коэффициент усиления меняется на 40 дБ. Для уменьшения выходного сопротивления усилительного каскада при­менен эмиттерный повторитель на транзисторе VT2.

Микромощный модулятор. Схема модулятора (рис. 7.11) по­строена на транзисторе VT5. Модулирующий сигнал низкой частоты приходит на вход логарифмического преобразователя, который собран на транзисторах VT1 и VT2. Применение в схеме двух тран­зисторов VT1 и VT3 в диодных режимах значительно уменьшает искажения, которые связаны с нелинейностью входной характери­стики транзистора VT5. В результате линейность сохраняется при коэффициенте модуляции 0,8 для несущей частоты 500 кГц и моду­лирующей частоты 400 Гц. Результаты не меняются для несущей частоты 10 кГц. Транзистор VT4, примененный для уменьшения влияния контура на модулирующий каскад, можно исключить при относительно низких несущих ча­стотах. Присутствие его жела­тельно на частотах более 1 МГц Вместо транзисторов в схеме можно применить интегральную микросхему К198НТ1. В этом случае габаритные размеры уст­ройства значительно уменьшают­ся.

Рис. 7.12 Рис. 7 13

Параллельные модуляторы.Модуляторы, схемы которых при­ведены на рис. 7.12, а и б, по­строены на двух транзисторах. Модулирующий сигнал поступа­ет на базу транзистора VT1 в схеме усилителя с коллектор­ной и эмиттерной нагрузкой. Сигналы на коллекторе и эмит­тере VT1 равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на 180". Эти сигналы используются в качестве напряжения питания для транзистора VT2, на базу которого поступает сигнал несущей частоты. Сигнал несущей частоты, усиленный транзистором VT2, работающим при малых напряжениях между коллектором и эмитте­ром, обладает нелинейными искажениями. Для уменьшения их необ­ходима последующая фильтрация. Возможно включение в коллек­торную цепь транзистора VT2 вместо резистора R5 контура LC, настроенного на резонансную частоту. Схема может работать в широком диапазоне частот. Частота несущего сигнала должна быть более 100 кГц. При уменьшении частоты несущего сигнала возмож­ны значительные нелинейные искажения.

Модулятор на дифференциальном усилителе. В основу моду­лятора (рис. 7.13) положен принцип изменения коэффициента уси­ления дифференциального каскада в зависимости от протекающего через транзисторы тока. Модулирующий сигнал низкой частоты 10 кГц с амплитудой 50 мВ подается на базу токозадающего тран­зистора усилителя интегральной микросхемы. Сигнал с несущей частотой 100 кГц и амплитудой 100 мВ подается на базу одного из транзисторов дифференциального каскада. База второго транзисто­ра через резистор R2 подключена к нулевому потенциалу. Выходной сигнал усилителя поступает на эмиттер транзистора VT1 каскада с ОБ. С помощью конденсатора СЗ фильтруются низкочастотные составляющие выходного сигнала. На выходе схемы появляется AM сигнал с амплитудой 40 мВ и коэффициентом модуляции 30%. Модулятор может работать с сигналами несущей частоты до 1 МГц.

Низкочастотный модулятор. Автоматическую регулировку уси­ления в каскадах низкой частоты можно осуществить с помощью биполярных транзисторов. На рис. 7.14, а приведена схема, в кото­рой управляющий транзистор VT2 включен в эмиттер усилитель­ного транзистора VT1 параллельно резистору R4. Регулировка усиления каскада осуществляется за счет изменения глубины ООС в каскаде, которая зависит от сопротивления, определяемого парал­лельным соединением R4 и сопротивлением коллектор — эмиттер VT2. Последнее зависит от управляющего напряжения. При закры­том транзисторе VT2 коэффициент усиления VT1 равен 1,5. Общее изменение коэффициента усиления при открытом VT2 составляет 30 дБ. Модулятор удовлетворительно работает при входных сигна­лах до 50 мВ.

Рис. 7.14

В схеме рис. 7.14,6 регулировка осуществляется за счет изме­нения эквивалентного сопротивления коллекторной нагрузки тран­зистора VT1. Регулирующий транзистор VT2 по переменной состав­ляющей подключается параллельно R3. Управляющий сигнал отри­цательней полярности открывает транзистор VT2 и уменьшает об­щее нагрузочное солротивление каскада.