Коэффициент передачи последовательного АД на диоде в режиме сильного сигнала
Принципиальная схема последовательного АД на диоде
При рассмотрении работы АД будем полагать, что:
1) обратное сопротивление диода (Ri)ОБР бесконечно велико,
а емкость р-n перехода бесконечно мала;
2) уровень входного сигнала таков, что ВАХ диода может быть
аппроксимирована ломаной линией
Такой диод называют детектором сильных сигналов;
3) постоянная времени нагрузки детектора
где Т - период высокочастотного напряжения U, подаваемого на вход детектора.
Пусть на вход АД подается гармонический сигнал
Это напряжение через конденсатор СН оказывается приложенным к диоду D. Кроме того, к диоду D прикладывается постоянное напряжение с нагрузки детектора
Образуемое при детектировании входного напряжения. Такимобразом, напряжение на диоде оказывается равным
В свою очередь
Откуда
Ток iД(t), протекающий через диод, имеет вид периодической последовательности однополярных импульсов. Разлагая эту последовательность в ряд Фурье и выделяя из нее постоянную составляющую I=, имеем
где S - крутизна вольт-амперной характеристики диода (ВАХ);
θ - угол отсечки тока диода.
Составляющие тока I=, протекая через активное сопротивление нагрузки RН, создают на нем напряжение U=, являющееся выходным напряжением детектора.
Из выражений, определяющих Кд и Uвх, полагая малой величину θ, имеем
В реальных проводниковых. АД ток диода представляет собой сумму последовательностей импульсов разной полярности. Одна последовательность образована прямым током диода, вторая - обратным током. В результате этого итоговая постоянная составляющая тока диода и коэффициент передачи детектора оказываются меньшими, чем в AM детекторе на идеальном диоде.
Можно показать, что если величина RН соизмеряется с величиной (Ri)ОБР (десятки-сотни килоом), то θследует оценивать по выражению
где
Обсудим зависимость KД(RН). При RН =0 (короткозамкнутая нагрузка) угол отсечки тока диода θ = π/2 и KД = 0. При увеличении RH уменьшается величина θи возрастает коэффициент передачи детектора. Когда сопротивление нагрузки становится соизмеримым с (Ri)ОБР или больше этого сопротивления, схему реального полупроводникового диода можно представить в виде идеального диода с бесконечно большим обратным сопротивлением и параллельно соединенным с ним активным сопротивлением, по величине равным (Ri)ОБР. Таким образом, по постоянной составляющей тока диода сопротивление нагрузки детектора оказывается зашунтированным сопротивлением (Ri)ОБР. Поэтому при RH→ ∞ коэффициент передачи детектора асимптотически стремится к величине
и остается меньшим единицы при любых значениях RH.
Увеличение коэффициента передачи с ростом величины RHможно пояснить и следующим образом. На интервале времени, когда через диод протекает ток в прямом направлении, происходит заряд конденсатора СH. Как только входное напряжение оказывается меньше напряжения, до которого зарядился конденсатор СН, он разряжается через сопротивление нагрузки RH и обратное сопротивление диода. Напряжение на конденсаторе можно представить в виде суммы постоянной составляющей и напряжения пульсации, обусловленной зарядом и разрядом этой емкости. При увеличен сопротивления RHвозрастает постоянная составляющая этого напряжения уменьшается размах напряжения пульсаций, что приводит к увеличению коэффициента передачи АД. В пределе для идеального диода при RH → ∞величина постоянной составляющей выходного напряжения стремится к амплитуде входного сигнала, а коэффициент передачи детектора - к единице.
Дата добавления: 2016-04-14; просмотров: 2956;