ходе действует постоянное напряжение, величина которого не много меньше амплитуды входного напряжения. Графическое изо бражение процесса детектирования немодулированных колебаний приведено на рис. 2.149 в предположении, что
1 <ся„.
Анализируя процесс детектирования простейшего напряжения, можно получить формулы для коэффициента передачи и входного сопротивления детектора.
i t
О W 20° 30° в°
Рис. 2.149. Установившийся процесс в идеальном диод ном детекторе при немодулированном входном напря жении
Для установившегося режима работы мгновенные значения входного напряжения могут быть записаны в следующем виде:
" в х = Um вх C O S at.
В момент времени t\ имеем ш^ = б, и тогда
^ в х </,) = ^ в ы х = Um в х • cos 6.
Отсюда легко определить коэффициент передачи напряжения детектора, под которым понимается отношение выходного напря жения к амплитуде входного напряжения:
Кп |
jfs*- |
= |
cos 6, |
(2.248) |
|
Uт |
вк |
|
|
где 8 — угол отсечки анодного тока |
диода. |
|
13* |
|
|
|
387 |
Из этой формулы видно, что коэффициент передачи напряже ния диодного детектора всегда меньше единицы.
Выведем уравнение, позволяющее расечитать угол отсечки анодного тока диода по известным параметрам схемы детектора. Мгновенные значения анодного тока диода равны
ia = S-aB = S ( в в х — и в н х ) = S (Um в х cos Ы — Um D X • cos 6) = = 5 • Um B X (cos ®t — cos 0).
Зная уравнение для мгновенных значений анодного |
тока дио |
да, можно определить его постоянную составляющую |
(среднее |
значение): |
|
/ао = |
~ \ h d ( ш / ) = |
4" J SUm в |
х |
|
6 |
0 |
|
|
SUm B x |
j " cos (aid (Ы) |
|
|
|
.0о |
|
_ |
S f / m B X / „ ; „ f i |
о „„„fA |
|
^ (sin6 — 9 . cos0)= |
|
|
1С v |
' i |
t |
(COS at - |
COS 6) d (со/) = |
— cos б |
j" d (wt) |
|
|
0 |
|
|
SUBax |
sin 0—6-cosB |
_ |
|
— |
|
COS 6
Учитывая, что ^но |
= R„, |
получим уравнение |
для Определе |
в ы х |
|
|
|
ния угла отсечки анодного тока |
диода |
|
|
t g 6 —0 = ^ - . |
(2.249) |
Из этого уравнения видно, что при выбранном диоде угол от сечки 9 его анодного тока зависит от сопротивления нагрузки Rn. Решить это уравнение относительно угла б можно только графииёским способом. Для этого необходимо воспользоваться графи ком, изображенным на рис. 2.149.
Пример. Диодный |
детектор |
собран на диоде, у |
которого S — 4 |
. Сопро- |
|
|
нагрузки / ? н = 20 ком. Требуется определить |
|
8 |
тивлеиие |
угол отсечки анодного тока |
диода |
и |
коэффициент |
передачи |
напряжения детектора. |
|
Р е ш е н и е . |
|
|
|
|
|
» |
^ |
8 ~ е - 4 |
-10-з1 20-10з |
= ° ' 0 3 9 3 - |
|
|
2) |
Из графика |
находим 6=27°. |
|
|
3) |
Кп |
= cos 8 = |
0,89. |
|
|
|
В приемниках связи и в радиовещательных приемниках сопро тивление нагрузки детектора обычно бывает порядка сотен килоом. При такой большой величине сопротивления R„ угол отсечки анодного тока диода очень мал (единицы градусов). В этом слу-
чае уравнение (2.249) может быть решено приближенными алге браическими методами, и тогда для угла 0 получается следую щая формула:
з / зтс
По этой формуле угол 0 определяется в радианах. Найдем входное сопротивление детектора.
Мощность, отдаваемая детектору предыдущим каскадом, рас ходуется на его входном активном сопротивлении. Поэтому мож но записать:
р |
U2 |
U2 |
|
" в х |
" m a x |
вх |
р |
— о . р |
• |
|
•<\вх |
* Л |
в х |
Эта мощность в основном потребляется в сопротивлении R B и частично на внутреннем сопротивлении диода. Пренебрегая рас ходом мощности на нагрев анода диода, можно записать:
Тогда получается следующее приближенное равенство;
U2 |
U2 |
|
"т вх |
" в ы х |
2 Л В Х |
Ra |
' |
откуда
Пренебрежение потерями энергии в диоде означает, что рас сматривается случай, когда / С п ~ 1 . В этом случае имеем
Этой приближенной формулой для определения входного со противления диодного детектора пользуются в тех случаях, когда сопротивление R A бывает порядка сотен килоом и больше. При ма лых величинах R N (десятки килоом и меньше) формула (2.250) оказывается неточной. В этом случае расчет входного сопротив ления детектора лучше производить по более точной формуле:
|
RBX^^- |
+ 2RH |
(2.250а) |
где R t = -J |
внутреннее сопротивление |
диода. |
Рис. 2.150. Процесс преобразования радио импульса в видеоимпульс
О >i'г1
» c i«
Д и о д н ы й д е т е к т о р р а д и о л о к а ц и о н н о г о п р и е м и и к а
В радиолокационном приемнике детектор предназначен для преобразования радиоимпульсов в видеоимпульсы. Наиболее рас-, пространеиная схема такого детектора изображена на рис. 2.147, а. Физические процессы, происходящие в детекторе, иллюстрируются
иехк |
|
|
1—TV-n —r V |
ивых |
" т е х |
^ |
|
|
|
|
|
_ ] |
_ . |
_ |
4 |
- |
1 T |
( Ииl |
щlк |
и! ii1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
ill |
Ijl |
II || |
I |
|| II || |
1 |
|
|
|
|
II |
ll II II |
1 |
1 |
1 |
|
|
И |
П |
11 |
6 |
|
|
|
|
1 k |
' |
у |
/ |
i |
|
" |
|
|
|
|
рис. 2.150.
На верхнем графике а изображено переменное на пряжение (радиоимпульс), действующий на входе де тектора. Там же показан процесс образования выход ного напряжения (видеоим пульса). Этот процесс за ключается в следующем. В первый положительный по лупериод входного напря жения начинается заряд конденсатора С„ и через диод проходит импульс анодного тока. Вследствие этого происходит накопле ние энергии в электриче ском поле конденсатора.
Заряд конденсатора про должается до тех пор, пока напряжение на аноде диода положительное, т. е. от t0
до t\. В момент t\ напряжение на заряжающемся конденсаторе ста новится равным напряжению на входе детектора и напряжение на аноде диода равно нулю. Анодный ток прекращается и начи
нается разряд конденсатора |
через |
сопротивление нагрузки RB. |
Разряд конденсатора продолжается до момента t2. |
В промежутке времени от t\ до t2 на аноде диода действует от |
рицательное напряжение и |
лампа |
заперта. С момента t2 напря |
жение на аноде диода опять становится положительным и конден сатор Си снова подзаряжается до момента /3. С этого момента напряжение на аноде диода отрицательное, анодного тока нет и происходит очередной разряд конденсатора через сопротивление
нагрузки RB. Далее указанные процессы |
повторяются. |
|
Из |
рис. 2.150,6 видно, что с момента |
начала |
работы |
детек |
тора |
импульсы |
анодного |
тока |
диода постепенно уменьшаются, а |
с момента t6 — остаются |
неизменными. С этого момента режим ра |
боты диода считается установившимся. В установившемся |
режиме |
диода |
выходное напряжение |
остается |
постоянным |
( с У т в ы х ) . Эта |
величина показана на нижнем |
графике |
в |
(рис. 2.150), где изобра |
жен выходной |
видеоимпульс |
без учета |
высокочастотных |
пульса- |