Электрический расчет амплитудного детектора

Исходные данные для расчета (рис.5.8.):

Рис. 5.8. Эквивалентная схема амплитудного детектора

Входное напряжение АD Uвх=0,8 В.

Нижняя и верхняя частоты модуляции входного АМ – сигнала Fн, FB – (50-8500)Гц;

Коэффициент частотных искажений на нижней частоте MH – 1,2;

входное сопротивление УНЧ (нагрузка АD) – Rвхунч=1,0 кОм;

максимальный коэффициент модуляции входного сигнала mmax=0,8;

эквивалентная добротность контура УПЧ с учетом шунтирующего действия АD, dэ=0,02;

эквивалентная добротность контура УПЧ без учета шунтирующего действия АD, dо=0,008;

емкость контура УПЧ Ск=510 пФ;

fпр=465 кГц;

параметры диода выбираются из справочника.

Для диода Д1А (Riд=100 Ом, Sq= , Sак=1 пФ, Riобр=400, Riобр=1/Sобр)

Определить:

нагрузку AD, обеспечивающую неискаженное детектирование АМ – сигнала с заданными параметрами, основные показатели детектора:

коэффициент передачи Кпр, входное сопротивление Rвх, коэффициент частотных искажений на верхней модулирующей частоте МB, коэффициент подключения детектора к контуру УПЧ – m2.

Решение представлено в общем виде:

При расчете АД обычно требуется обеспечить достаточно большое входное сопротивление, высокий коэффициент передачи и отсутствие искажений. Расчёт последовательного АД можно начать с выбора сопротивления нагрузки.

Входное сопротивление АД Rвх Rн~/2, где Rн~ - сопротивление нагрузки АД по переменному току. Обычно входное сопротивление должно быть достаточно большим и не шунтировать контур последнего каскада УПЧ. Для полупроводниковых АД с разделенной нагрузкой, см. рисунок 5.8.

(5.48)

где , R1, R2 – сопротивления нагрузки.

При >> (R1+R2) влияние можно не учитывать. При увеличении Rh~ уменьшаются также нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью характеристики детектирования.

Если не требуется высокое входное сопротивление АД, а - мало, то для повышения коэффициента передачи АД выбирают = (0,5…0,8) , где - сопротивление нагрузки АД по постоянному току. Для схемы рис. 4.1.:

(5.49)

При >> (R1+R2) приблизительно =(R1+R2).Для устранения нелинейных искажений, возникающих из-за неравенства нагрузок детектора по постоянному и переменному току (вследствие влияния разделительной цепи СрRвхунч). Необходимо обеспечить выполнение соотношения

(5.50)

С этой целью нагрузка АД разделяется на вход УНЧ подключается к резистору . Искажения отсутствуют при выполнении неравенства

(5.51)

Выбрав значения и , находим .

Емкость нагрузки детектора выбирается из условия обеспечения безинерционной работы:

(5.52)

Коэффициент передачи детектора с разделенной нагрузкой

(5.53)

где =cos - коэффициент передачи детектора с неразделенной нагрузкой.

При SRH>50 ( < )

(5.54)

Входное сопротивление АД

. (5.55)

Коэффициент подключения m2 детектора к контуру УПЧ выбирается так чтобы получить требуемое значение эквивалентной добротности:

(5.56)

где - характеристическое сопротивление контура УПЧ.

Частотные искажения на нижних частотах возникают в основном за счет разделительной цепи, поэтому при известном выбирается значение емкости Сp так, чтобы выполнялись требования по частотным искажениям на нижней частоте модуляции

(5.57)

где

Коэффициент частных искажений на высшей частоте модуляции для АД с разделенной нагрузкой определяется из выражения:

(5.58)

где - динамическое внутреннее сопротивление детектора; емкость С2, обеспечивающая дополнительную фильтрацию на промежуточной частоте, выбирается из условия С2=(0,5…0,8)/fпрR1, а затем определяют С1=Сн-С2. При выборе емкости С2 необходимо учитывать емкость монтажа и выходную емкость следующего каскада.

Коэффициент фильтрации напряжения промежуточной частоты детектора с раздельной нагрузкой равен

(5.59)

где =2…5 пФ – емкость монтажа цепи диода.