Исследование схемы амплитудного модулятора-демодулятора
2.1 Области применения МДМ
МДМ применяются в измерительно-преобразовательной технике, в частности демодулятор (ДМ) служит для фазочувствительного выпрямления сигналов переменного тока. Используется в измерительных системах с индуктивными, фотоэлектрическими и тензорезисторными преобразователями (датчиками).
Особенность применения ДМ состоит в том, что знак выходного напряжения ДМ меняется на противоположный при изменении фазы входного сигнала. Это дает возможность регистрировать кроме величины измерительных перемещений и направление этих перемещений.
Устройство, аналогичное рассматриваемому ДМ, выполнялось в виде диодного моста с дополнительным источником переменного тока и называлось кольцевой ДМ. Такие ДМ имеют низкое входное сопротивление, невысокую линейность преобразователя, ограниченный диапазон входных сигналов и не обеспечивают усиление этих сигналов.
В настоящее время схема МДМ выполняется на основе ОУ (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1
Резисторы R1, R2, R4 – образуют цепь ООС, причем в МДМ по данной схеме R2=R1, а R4 отсутствует.
R3 – ограничивает входной ток при замкнутом ключе S1 и повышает входное сопротивление схемы;
S1 – ключ, работающий на частоте входного сигнала Uвх или на частоте модуляции. Длительность замкнутого и разомкнутого состояния S1 должны быть одинаковыми tзамкн=tразомкн, что обеспечивается сигналом управления Uу.
DA1 – ОУ с входным каскадом на полевых транзисторах, что исключает появление ложных сигналов за счет коммутации входных токов ОУ (от ключа S1), повышает входное сопротивление и понижает выходное сопротивление.
2.2 Принцип работы демодулятора
Ключ S1 периодически замыкается на частоте входного сигнала Uвх, синхронно с ним. Фаза коммутации S1 остается неизменной.
Рисунок 2.2
а) Когда ключ S1 замкнут, ОУ работает как инвертор, т.е. повторяет величину и меняет знак входного сигнала 
(как инвертирующий масштабный усилитель с соотношением R2/R1=1);
б) Когда ключ S1 разомкнут, ОУ работает как повторитель, т.е. повторяет и величину, и знак входного сигнала:
В результате, на выходе схемы получают однополярный пульсирующий сигнал Uвых(t), знак которого определяется фазой входного сигнала a, а среднее значение определяется величиной входного сигнала (рисунок 2.2):
, где 
.
Недостатки данной схемы:
1) Непостоянство входного сопротивления в смежных полупериодах входного сигнала:
çç 
, где
rвх.дифoc=rвх.диф*(1+Ко*Кос)
Так как, практически Ко=50*103 ; Кос=0,5-1, то rвх.дифoc>> rвх.синф.
Тогда 
. Учитывая, что R3<< rвх.синф, получим окончательно
.
2) Отсутствие усиления входного сигнала: Uвых.ср=0,9Uвх.
2.3 Принцип работы модулятора (МД)
Схема МД аналогична схеме ДМ, только меняется режим ее работы.
На сигнальный вход подается постоянное или медленно нарастающее напряжение, а ключ S1 должен работать на частоте модуляции fm.
Рисунок 2.3
По аналогии с рассмотренным принципом работы схемы, изменение состояния ключа S1 вызывает изменение знака выходного сигнала Uвых через каждый полупериод, в результате получаем переменное выходное напряжение Uвых прямоугольной формы (рисунок 2.3). Фаза этого напряжения меняется на 180° (p), при изменении знака входного сигнала Uвх, амплитуда выходного напряжения Uвых.м повторяет уровень Uвх:
.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 2015;