r2 ru

r5 m

Л1/ R8

г

Рис. 8.16. Диаграммы работы детекторов мгновенных и средних значений

Одна из возможных реализаций идеального интегратора - коммутируемая /?С-цепочка, показана на рнс. 8.15, в. Интервал коммутации цепочки принимают равным Т. При выборе /? С„ > Т частотные и переходные характеристики /?С-цепочки и идеального интегратора совпадают с точностью до постоянного множителя [7]. Существенное упрощение может быть получено при переходе к некоммутируемой /?С-цепочке, выходное напряжение которой отслеживает постоянную составляющую с флюктуациями (рнс. 8.16, в). При увеличении постоянной времени RC флюктуации уменьшаются, ио и выходное напряжение падает. При работе в режиме измерения постоянную времени цепочки по возможности увеличивают, прн режиме обнаружения выбирают оптимальной относительно длительности сигнала. Схема ДСЗ на операционных усилителях DA1 и ОЛприведена на рис. 8.16, г.

Синхронный детектор СД представляет собой частный случай преобразователя частоты, у которого частота гетеродина установлена равной несущей частоте сигнала; при этом их разностная (промежуточная) частота равна нулю и поэтому фильтр промежуточной частоты заменен ФНЧ. При поступлении на вход смесителя AM сигнала

с (О = +т cos Qt) cos (w-f

и сигнала гетеродина

(t) = cos (м, + ф,) см = (О г (О = fcr с + COS Qt) cos (w + ф^) X X cos (w + фг) = О^ЪЛи^и^ (1 + m cos Q() cos (ф^ - ф ) + + Q.bUU (1 + m cos Q() cos (2w + Фс + Фг)-

ФНЧ выделяет первый компонент амплитуда которого изменяется по закону модуляции. Максимум полезного сигнала на выходе имеет место в случае подбора ф^, = ф^,. В СД, в отличие от обычного амплитудного Д, отсутствует подавление слабого сигнала сильной помехой, что объясняется наличием сильного сигнала гетеродина, синхронного о полезным сигналом.

с У

о 4

Рис. 8.17. Структурная схема корреляционного детектора

В корреляционных детекторах детектирование производитсиза счет перемножения входного сигнала самого на себя. Эти Д получили распространение сравнительно недавно, после появления ИС аналоговых перемножителей. Принцип работы такого Д показан на рис. 8.17, где сигнал а (О являетси Квадратом входного сигнала

2 (О = 7И (1 + m cos Qt) cos w/J = 0,5M [U (1 + от cos QO] (1 + cos 2(01],

где M - масштабный коэффициент ИС АП. ФНЧ выделяет первый компонент 2 (0. 3 схема извлечения корня превращает Д из квадратичного в линейный.

8.3. Краткие теоретические сведения

Общая теория детектирования

Постоянная составляющая (рис. 8.1, а), которая определяет полезный эффект детектирования, зависит от входного и выходного напряжений, приложенных к нелинейному элементу. Полагая систему безынерционной, можно записать эту связь в виде характеристики выпрямления детектора (ХВД)

W- = ?(fBxm. вых-)-

При изменении амплитуды входного сигнала (AUg,) возникает приращение постоянной составляющей выходного тока

Д^ых- ых-

5Увых-

(8.18)

При малых приращениях Д^вхт' соответствующих малой глубине модуляции m < 1, частные производные могут быть приняты постоинными: крутизна ХВД

const.

(8.19)

внутреннее сопротивление

R °ь.х-

Ai/

внутренний коэффициент передачи

: const.

, = const.

(8.20)

(8.21)

е

Рис. 8.18. Эквивалентные схемы детектора

Так же, как параметры усилительного прибора, статические характеристики Д связаны соотношением 5д/?(д = Цд. После подстановки (8,19), (8.20) в (8.18)

Д^ = дДвхт/(Щ + н)-

При гармонической модулиции входного сигнала ДУц^т ~ (/, 0 in fii:

Sm=д' fmo/(гд + 4).

чему соответствует линейная эквивалентная схема рис. 8.18, а. Таким образом, Д, иа который воздействует AM сигнал, может быть представлен в виде эквивалентного генератора напряжения = Цд/?г(/, о с внутренним сопротивлением /?,-д, что позволяет свести к линейной задаче определение выходного напряжения

sm = 4m2 = л^ММЯгК + н) и коэффициента передачи Д

Д = imlrmO = lJXJiRiA + К)-

Для типовой нагрузочной цепи 1/Z = 1--/ОС

неравномерность частотной характеристики

(8.22)

л^д = КЧ-1ЗД-д/? /( ад + н)Р.

фазовый угол коэффициента передачи

Ф= arctg 0/?,дС /(1+/?,.д ? ).

Эквивалентная схема справедлива с учетом допущения m <С 1 и ие отображает мгновенных значений - поэтому с ее помощью нельзя ни объяснить процесс детектирования, ни исследовать нелинейные искажения. Эквивалентная схема, отражающаи влияние Д на колебательный контур, показана на рис. 8.18, б, где контур заменен генератором с внутренним сопротивлением R.

Приведенные выводы справедливы для любой схемы Д и любых амплитуд входного сигнала. При расчете в общие выражения должны быть подставлены параметры конкретного Д - 5д, /?(д, Цд, /?вхд> которые зависят не

9 7-230