Амплитудный диодный детектор

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Рассчитать элементы схемы амплитудного диодного детектора, нагрузкой которого является усилитель низкой частоты (УНЧ) со следующими параметрами: входное сопротивление УНЧ R_ВХ.УНЧ = 300 Ом; амплитуда входного напряжения УНЧ  U_ВХ.УНЧ = 0,07 В; несущая частота f_НЕС = 465 кГц; коэффициент амплитудной модуляции М = 0,7; нижняя частота модулирующего сигнала F_Н = 20 Гц; верхняя частота модулирующего сигнала F_В = 18 кГц.

АННОТАЦИЯ

В ходе курсового проекта был проведен обзор научно-технической литературы по теме амплитудных детекторов, в результате которого, определены основные характеристики детекторов, а также приведены их режимы работы. Разработаны электрические функциональная и принципиальная схемы. Проведен расчет элементов принципиальной схеме на основе исходных данных с применением диода 1N914. Проверка работоспособности схемы и правильность расчета проверены при компьютерном моделировании в программе Multisim 12.

1 ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Достаточно подробное описание амплитудных детекторов, их назначение, характеристики и виды приводятся в литературе [1, 2, 3]. Информацию из представленных источников можно обобщить, исходя из задания курсового проекта, в три основные раздела: что такое амплитудный детектор и его применение, характеристики детекторов, принцип действия диодного амплитудного детектора.

1.1 Амплитудный детектор

Амплитудным детектором (АД) называется устройство, предназначенное для получения на выходе напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Процесс детектирования амплитудно-модулированных (АМ) сигналов вида

u_c (t) = u_a(t)cos(ω_ct),                                 (1.1)

где u_a(t)=U_c[1+m_ax(t)], m_a £ 1 – коэффициент глубины модуляции; U_c – амплитуда несущего колебания с частотой ω_c, заключается в воспроизведении модулирующего сообщения x(t) с наименьшими искажениями. Спектр сообщения x(t) сосредоточен в области низких частот (частот модуляции), а спектр сигнала u_c (t) – в области частоты ω_c, значение которой обычно намного превышает значение наивысшей частоты модуляции. Преобразование спектра при демодуляции возможно только в устройствах, выполняющих нелинейное или параметрическое преобразование входного сигнала u_c(t) [1].

При использовании нелинейного устройства, обладающего квадратичной вольт-амперной характеристикой, выходной ток имеет вид:

                             (1.2)

где В – постоянный коэффициент. После устранения фильтром низких частот (ФНЧ) составляющей с частотой 2ω_c получим:

                          (1.3)

В этом токе содержится составляющая вида , пропорциональная передаваемому сообщению, а также составляющая , которая определяет степень нелинейных искажений модулирующего сообщения x(t).

Параметрическое преобразование осуществляется путем умножения u_c (t) на опорное колебание, имеющее вид: u₀(t)=U₀cos(ω_ct). В этом случае результат перемножения определяется следующим выражением:

u_c(t)u₀(t)=u_a(t)U₀ [0,5+0,5cos(2ω_ct)].                                   (1.4)

Составляющая с частотой 2ω_c устраняется ФНЧ и в результате формируется низкочастотный сигнал вида 0,5U₀ u_a(t). Отделяя постоянную составляющую 0,5U₀U_c, например, при помощи разделительного конденсатора, получаем сигнал вида 0,5U₀U_cm_ax(t), форма которого определяется передаваемым сообщением x(t) [1].

1. Орлов С.В. Амплитудный детектор: Методические указания по выполнению лабораторной работы [Электронный ресурс]. – Режим доступа свободный (дата обращения 02.10.2015 г.).
2. Никитин Н.П. Исследование диодного амплитудного детектора / Н.П. Никитин. – Екатеринбург. – 2010. – 40 с.
3. Хоровиц П. Искусство схемотехники: Пер. с англ. / Хоровиц П., Хилл У. – М.: Издательство БИНОМ. – 2014. – 704 с.
4. Бочаров Л. Н. Расчет электронных устройств на транзисторах / Бочаров Л.Н., Жебряков С.К., Колесников И.Ф. – М.: Энергия, 1978. – 208 с.
5. Документация на диод 1N914 [Электронный ресурс]: Сайт компании производителя Vishay. – Режим доступа свободный: http://www.vishay.com/docs/85622/1n914.pdf (дата обращения 02.10.2015 г.).