1. Аналитический обзор
1.1 Некоторые сведенияо работе амплитудных ограничителей
Подвоздействием помех амплитуда и частота частотно-модулированного сигналаизменяются [1]. Поэтому принято говорить, что помехи вызывают вреднуюамплитудную и частотную модуляцию сигнала. Если изменение амплитуды сигнала подвоздействием помех происходит со сравнительно малой глубиной (та
Для устранения вреднойамплитудной модуляции сигнала помехой идеальный ограничитель должен иметьамплитудную характеристику, состоящую из двух отрезков прямых 1, показанных нарис. 1.1.
/>
/>
/>
Рисунок 1.1 – Амплитуднаяхарактеристика идеального ограничителя
При амплитудах входногосигнала, меньших порога ограничения Uпор ограничитель работает какобычный усилитель и его амплитудная характеристика линейная. Если амплитудавходного напряжения превышает пороговое значение, то амплитуда выходногонапряжения сохраняется постоянной и не зависит от амплитуды входного сигнала.Следовательно, в рабочей области коэффициент усиления ограничителя амплитудыдолжен изменяться обратно пропорционально амплитуде входного сигнала, чтотехнически выполнить весьма трудно.
Выбрав амплитуду немодулированноговходного сигнала U0вхmзначительно большепорогового напряжения идеального ограничителя, можно добиться полногоустранения вредной амплитудной модуляции сигнала помехой, если коэффициентвредной амплитудной модуляции удовлетворяет неравенству
mп.вх≤ 1-Uпор/Uовхm.(1–1)
При выполнении этогонеравенства все изменения амплитуды входного сигнала под воздействием вреднойамплитудной модуляции помехой происходят при значениях, больших порогового, т.е.в области идеальной работы ограничителя. При этом коэффициент модуляциивыходного напряжения mп.вых равен нулю.
Вслучае известных значений порога ограничения и коэффициента модуляции mп.вхиз формулы (1–1) можно найти требуемое значение амплитуды входного сигнала,которое обеспечит устранение вредной амплитудной модуляции. Аналогично можновыбирать схему ограничителя амплитуды по его пороговому напряжению, если заданыUовхm и mп.вх.
Амплитудныехарактеристики реальных ограничителей чаще всего имеют вид, соответствующийштриховой кривой 2 на рис. 1.1. Пороговое напряжение определяют вточке П перегиба характеристики. Этой точке на рисунке соответствуетвыходное напряжение (Uп.выхm. Если выбрать амплитуду входногосигнала по формуле (1–1) и обозначить через Uовыхm амплитудувыходного сигнала в рабочей точке, то остаточный коэффициент модуляциивыходного сигнала ограничителя амплитуды
/>.(1–2)
Эффективность работыограничителя оценивается коэффициентом ограничения, характеризующим уменьшениеамплитудной модуляции сигнала:
Koгp = mп.вх/mп.вых.(1–3)
Кроме этого коэффициентахарактеристиками ограничителя амплитуды являются также пороговое напряжение ивыходное напряжение Uовхm соответствующее амплитуденемодулированного выходного сигнала при пороге ограничения.
Чем больше коэффициентограничения и амплитуда выходного напряжения в рабочей точке Uовыхm,тем лучше считается ограничитель амплитуды. При прочих равных условиях лучшимсчитается также тот ограничитель, который имеет меньший порог ограничения, ибов этом случае требуется меньшее напряжение входного сигнала Uовхmв рабочей точке.
Операция ограничения – нелинейная,поэтому при этом возникает ряд гармонических составляющих напряжения [2]. Дляобеспечения на выходе АО гармонического напряжения необходимо после нелинейногопреобразования напряжения осуществить фильтрацию первой гармоники входногоколебания. Тогда структурная схема АО (рис. 1.2) включает в себянелинейную цепь и фильтр, выделяющий первую гармонику тока на выходе цепи.
Если из этого устройстваисключить фильтр, то можно получить ограничитель мгновенных значений. Взависимости от вида нелинейной цепи АО подразделяются на диодные и транзисторные.
/>
Рисунок 1.2 – Структурнаясхема амплитудного ограничителя
1.2 Диодные амплитудные ограничители
Простейшимограничителем амплитуды является диодный [1]. Для его осуществления параллельнонагрузочному колебательному контуру последнего каскада усилителя напряженияпромежуточной частоты включаются диоды, на аноды которых подается небольшоезапирающее напряжение U3. Когда амплитуда сигнала на колебательном контуременьше запирающего напряжения, диоды закрыты и усилитель работает нормально. Вслучае превышения амплитуды сигнала над запирающим напряжением диодыоткрываются и шунтируют колебательный контур, уменьшая усиление и стабилизируявыходное напряжение каскада. Чем больше сигнал, тем меньше внутреннеесопротивление диодов и меньше усиление. На рис. 1–3 приведен вариант схемыподобного ограничителя амплитуды. Здесь резистор R1используется каксопротивление коллекторного фильтра и, кроме того, с него снимается запирающеенапряжение UЗlдля первого диода. Положительныйпотенциал этого напряжения через контурную катушку подводится на катод диода, аотрицательный – непосредственно к аноду. Для второго диода запирающеенапряжения UЗ2снимается с резистора R2, который вместе с резисторомR3образует делительнапряжения.
Существеннымнедостатком диодного ограничителя является то, что при открытых диодах увеличиваетсяэквивалентное затухание колебательного контура и ухудшается избирательностькаскада. Запирающее напряжение в рассматриваемой схеме обычно берется равно 0,7–1В, а пороговое напряжение на 0,2 В больше. Выходное напряжение ОА в рабочейточке превышает пороговое на 0,15–0,25 В. Коэффициент ограничения диодногоограничителя составляет 20–30 дБ.
/>
Рисунок1.3 – Структурнаясхема диодногоограничителя
1.3 Транзисторныеамплитудные ограничители
Существуетнесколько разновидностей транзисторных АО: простейшие, с двумя транзисторами иобщим RЭ, с переменным смещением [2].
1.3.1 Простейшийтранзисторный амплитудный ограничитель
Простейший транзисторныйАО. Такой АО аналогичен обычному транзисторному усилителю. В отличие от усилителятранзистор АО работает в нелинейном режиме, для этого коллекторное напряжение Еберут несколько меньше, чем в обычном усилителе; напряжение (Uвх имеет достаточно большуюамплитуду. На выходных характеристиках транзистора iк=F(Uкэ) (рис. 1.4)построена динамическая характеристика переменного тока (нагрузочная прямая),угол наклона которой определяется сопротивлением Rэкв контура. При большойамплитуде Uвхнаступает двусторонняя отсечка коллекторного тока, вызваннаяналичием областей запирания и насыщения. При этом ток iкоказывается ограниченнымпо максимуму и по минимуму; резонансный контур выделяет первую гармоникуколлекторного тока. При Uвх iкне имеет отсечки инапряжение Uвых растет пропорционально Uвх; при Uвх > Uпор появляется отсечка тока iк, рост амплитуды первойгармоники коллекторного тока замедляется с увеличением Uвх, что обеспечивает вопределенных пределах постоянство напряжения Uвых.
/>
Рисунок 1.4 – Иллюстрацияпринципа работы транзисторного АО на основе выходных характеристик транзистора
1.3.2 Амплитудный ограничитель двумя транзисторами иобщим RЭ
Принципиальная схема АО сдвумя транзисторами и общим RЭ приведена на рис. 1.4.
/>
Рисунок 1.4 – Структурнаясхема АО с двумя транзисторами и общим RЭ
Напряжениена выходном контуре АО определяется первой гармоникой выходного тока i2транзистора Т2.Диаграммы тока i2 при различных уровнях входного напряжения(напряжения на базе транзистора T1) показаны на рис. 1.5. Если Uвх = 0, то выходной ток i2= i20; обычно транзисторы Т1и Т2 и режимы их работы выбираются одинаковыми, поэтому i20=i10 – Ток i20 зависит от начальногорежима работы транзисторов. Предположим, что напряжение Uвх возрастает, т.е. положительныйпотенциал на базе транзистора Т1 увеличивается. Это вызываетпод-запирание транзистора Т1, при этом его эмиттерный ток i1 уменьшается, а следовательно,снижается и напряжение Uэ= RЭ(iЭl + iЭ2). Так как это напряжениеявляется запирающим для транзисторов T1и Т2,то его уменьшение вызывает большее отпирание транзистора Т2, аследовательно, увеличение токов iЭ2и i2. Ток iЭ2 возрастает до тех пор,пока напряжение Uвхне закроет транзистор T1; при этом i2= i2max. Далее при любомувеличении Uвх и положительного потенциала на базе Т1(транзисторТ1 закрыт) ток i2не меняется иподдерживается равным i2max.Ток i2при закрытом транзисторе Т1– ток в рабочей точке, определяемый сопротивлениями резисторов R3, R4и RЭ.
/>
Рисунок 1.5 – Иллюстрация принципаработы АО с двумя транзисторами иобщим RЭ
Предположим теперь, чтонапряжение Uвхуменьшается относительно нуля, т.е. на базутранзистора Т1 подается отрицательный потенциал. При этом токiЭl и напряжение UЭувеличиваются, транзисторТ2подзапирается, ток iЭ2уменьшается; принекотором отрицательном потенциале на базе Т1 транзистор Т2полностью запирается и ток i2 уменьшается до нуля. Далее как бы ниувеличивался отрицательный потенциал на базе Т1транзистор Т1открыт, транзистор Т2закрыт и ток i2= 0. Если амплитуда Uвх(рис. 1.5), то ток i2, а следовательно, инапряжение Uвых линейно зависят от Uвх. Если Uвх> Е, то появляется двусторонняяотсечка тока i2, амплитуда первой гармоники тока i2 увеличиваетсязначительно медленнее роста Uвх. При Uвх >> Е ток i2по форме представляетсобой прямоугольные импульсы с почти постоянной амплитудой первой гармоникитока. Все это определяет вид АХ ограничителя, показанный на рис. 1.6. НаАХ при Uвх= Е напряжение на выходе равно Uвых0= 0,5i2maxRэкв, где Rэкв– эквивалентное сопротивлениевыходного контура.
/>
Рисунок 1.5 – Амплитуднаяхарактеристика АО с двумя транзисторами и общим RЭ
1.3.3 Амплитудный ограничитель с переменным смещением
Функциональная схема АО спеременным смещением представлена рис. 1.7.
/>
Рисунок 1.7 – Схема АО спеременным смещением
Режим работы транзистораопределяется тремя источниками питания Е1, Енач иЕдоб (Есм = Енач-Едоб); полярностьнапряжения Едоб обычно обратна полярности Енач.Напряжение Едо6 вырабатывает АД, который детектирует, как правило,входное напряжение uвх. Напряжение Едоб = F (Uвх); чем больше амплитудавходного сигнала, тем больше Едоб. Допустим, что вначале амплитудавходного напряжения мала (рис. 1.8); при этом Едоб≈0; Есм= Енач. АО в этом случае работает как обыч ный усилитель (напряжениена транзисторе uс = Uвх + Есм).
/>
Рисунок 1.8 – Иллюстрация принципаработы АО с переменным смещением
При увеличении напряженияUвx растет Едоб, и поскольку полярность Едобобратна полярности Енач, напряжение Есм уменьшается и прибольших значениях Uвx наступает отсечка выходного тока iвых. Чем больше Uвx,тем меньше угол отсечки выходного тока транзистора θ. С уменьшениемθ при возрастании Uвx увеличивается максимальноезначение импульса выходного тока iвыхmax. Таким образом, в АО спеременным смещением при увеличении Uвx, начиная с некоторогозначения (Uвx = Uпор, происходит одновременное увеличениеiвыхmax и уменьшение θ.На выходе АО включен колебательный контур, выделяющий первую гармонику Im1 выходного тока:напряжение на выходе Uвыx = Im1Rэкв. Амплитудная характеристикаАО с переменным смещением показана на рис. 1.9. При коэффициенте передачиАД Кд = Кд opt АХ наиболее близка к идеальной. При Кд>> Кд opt, и увеличении Uвx напряжение Едобрастет быстрее, чем при Кд opt, при этом ток iвыхmax изменяется мало, а уголотсечки уменьшается быстро, по этой причине амплитуда тока Im1 при увеличении Uвxуменьшается и, следовательно, АХ будет иметь спадающий участок.
/>
Рисунок 1.9 – Амплитуднаяхарактеристика АО с переменным смещением
1.4 Заключение
1. Напряжениена выходе ограничителя мгновенных значений отличается по форме от входногонапряжения.
2. АОобеспечивает постоянство амплитуды выходного гармонического колебания, но неизменяет частоту и фазу входного сигнала.
3. В диодномАО постоянство напряжения Uвыx обеспечивается при Uвx>Uпорза счет шунтирования контура входным сопротивлением диода, которое возрастаетпо мере увеличения Uвx.
4. В АОс одним транзистором ограничение наступает при Uвx > Unop, когда транзисторначинает работать в нелинейном режиме, характеризуемом появлением отсечки егоколлекторного тока. При этом рост амплитуды первой гармоники Im1 замедляется, чтоограничивает увеличение Uвыx.
5. Двустороннееограничение выходного тока АО с двумя транзисторами и общим RЭ обеспечивается благодарязапиранию первого транзистора при большом положительном потенциале на его базеи второго при большом отрицательном потенциале на базе первого транзистора.
6. В АОс переменным смещением смещение на транзисторе зависит от уровня входногосигнала, что обеспечивается включением во входную цепь транзистора АД. При Uвx > Unop наступает отсечкавыходного тока АО. С увеличением Uвx амплитуда первой гармоники выходного тока,определяющая Uвых, одновременно увеличивается из-за роста iвыхmax и уменьшается из-зауменьшения θ, этим обеспечивается примерное постоянство Im1.
2. Расчет ограничителей амплитуды
2.1 Исходные данные и задачи расчета
Длярадиовещательных и телевизионных приемников промежуточная частота для трактаЧМС задается ГОСТ [3]. При расчете структурной схемы приемника выбираются:схема и тип электронного прибора; напряжение Unopпорога ограничения;амплитуда выходного напряжения Umвых; коэффициент амплитудноймодуляции тпвходного сигнала помехой; требуемый коэффициентограничения Когр..
Задачами расчетаявляются: выбор оптимального режима работы нелинейного элемента; расчетпараметров элементов схемы; уточнение амплитуд входного и выходного сигналов.
2.2 Методика расчета диодных ограничителей амплитуды
Вариантсхемы диодного ограничителя амплитуды приведен на рис. 2.1. По токамчастоты сигнала диоды включены параллельно коллекторному контуру каскада. Кпервому диоду подводится запирающее напряжение Е31, создающеесяна резисторе коллекторного фильтра. Запирающее напряжение второго диода Е32создается на резисторе R2, который образует совместно с резисторами Rфи R2делитель напряжения. При Е31=E32=Е3сопротивления резисторов должны удовлетворятьравенствам:
/> (2–1)
Емкость конденсатора />. рассчитывают по формуле
/> (2–2)
Cб и C1 рассчитывают по (2–2), вводясоответствующие замены емкостей и сопротивлений.
/>
Рисунок 2.1 – Структурнаясхема диодного АО
В интервале входныхнапряжении до 0,3–0.4 В вольт-амперная характеристика диодов наиболее точноаппроксимируется экспонентой. В этом случае входная активная проводимость диодовопределяется уравнением
/> (2–3)
вкотором параметр /> определяется из [3], />– амплитуда сигнала наконтуре. Если ЕЗ>Umконт,то диоды закрыты и входнуюпроводимость следует считать равной нулю. Когда амплитуда входного сигналапревышает 0,4–0,6 В, вольт-амперная характеристика диодов становится болееблизкой к линейной и входная проводимость определяется равенством
/>, (2–4)
вкотором /> – проводимость прямой передачи диода.
Если обозначить амплитудусигнала, приложенного к диоду,
/>,(2–5)
то можно составитьуравнение, определяющее зависимость амплитуды входного сигнала от />:
/>,(2–6)
где /> – эквивалентная резонанснаяпроводимость коллекторного контура без учета действия диодов;
/>,(2–7)
– приведенный коэффициентусиления каскада при закрытых диодах, при котором за выходной сигналпринимается напряжение на всем контуре; />– максимальная амплитудавходного сигнала, при которой диоды еще закрыты. Необходимый коэффициентвключения контура в коллекторную цепь транзистора определяется равенством
/>.(2–8)
С учетом сказанного можносоставить методику расчета амплитудной характеристики каскада, Задаваясьопределенным значением /> определяют амплитуду выходного сигнала наконтуре
/>.(2–9)
Затемпо (2–6) вычисляют соответствующую ему амплитуду входного сигнала. Такиерасчеты выполняют для /> от 0 до 0,3–0,4В через 0,05 В. По полученнымданным строят амплитудную характеристику и по ней определяют основныехарактеристики ограничителя амплитуды в соответствии с обозначениями, принятымина рис. 2.2. Пороговое напряжение Uпор находят по точке П характеристики,соответствующей примерно (0,8–0,9) Uвых mах. Амплитуду исходного входногосигнала вычисляют по формуле:
/>, (2–10)
полагаяmn≈0,5. Коэффициентмодуляции сигнала помехой вычисляют по формуле:
/>, (2–11)
а коэффициент ограниченияпо равенству:
/>.(2–12)
Наиболее приемлемыехарактеристики ограничителя амплитуды получаются, если брать Е3= 0,3÷ 1,0 В и обеспечивать наибольшее приведенное усиление каскада.Последнее получается, если эквивалентная проводимость контура будет наименьшейдля обеспечения нужной полосы пропускания детектора ЧМС. Чем меньше Е3и больше />, тем меньше порог ограничения, но и меньшеамплитуда выходного сигнала.
/>
Рисунок 2.2 – Основныехарактеристики ОА
2.3 Методика расчета транзисторных ограничителей амплитуды
Схема транзисторного ограничителяамплитуды приведена на рис. 2.3 (первый каскад. Транзистор T1 и два связанных контура).Для уменьшения порогового напряжения и увеличения коэффициента ограничениятранзистор работает при пониженном коллекторном напряжении 2–3 В за счетиспользования делителя напряжения, состоящего из резисторов RKl и RK2.Для достаточно стабильной работы сопротивления этих резисторов определяют изуравнений:
/>, (2–13)
в которых/> – коллекторный ток транзистора в рабочейточке A (рис. 2.2). При этом ток, потребляемый каскадом отисточника питания, будет />. Сопротивление резисторафильтра выбирают равным 0,5–1 кОм, а коэффициент включения контура вколлекторную цепь удовлетворяющим неравенству
/> (2–14)
/>
Рисунок 2.3 –Электрическая принципиальная схема транзисторного ограничителя амплитуды
/> – эквивалентная проводимость первого коллекторного контура. Емкостьконденсатора фильтра вычисляют по (2–2). Сопротивление базового резистораопределяют по формуле:
/>. (2–15)
Амплитудная характеристика (рис. 2.5)определяется по следующей методике. Выбирается напряжение питания коллекторнойцепи EкG,; и на поле выходных характеристик (см. рис. 2.4)строится нагрузочная характеристика 1 по постоянному току. Она проходитчерез точку Д, которой соответствует напряжение Eк0 наоси абсцисс, под углом α определяющимся равенством
/>. (2–16)
/>
Рисунок 2.4 – Амплитуднаяхарактеристика AO
На этой характеристике выбирают рабочуюточку А, соответствующую примерно середине отрезка ГД инаходящуюся на характеристике, для которой
/>, (2–17)
Определяютдля нее токи /> и />. Через точку А проводятнагрузочную характеристику для переменного тока 2 с углом наклона а2,соответствующим уравнению
/> (2–18)
и определяют точки Б и В, апо ним соответствующие им токи /> и />. Переносят точки А, Б и В навходную характеристику транзистора с напряжением UКЭ, наиболее близким к выбранному режиму, и определяютнапряжения UБЭ А, UБЭ Би UБЭ Ввычисляют максимальную амплитуду входного сигнала итах.лв линейном режиме, до которой ограничитель практически работает какусилитель и его амплитуднуюхарактеристику можно считатьпрямолинейной. При этих значенияхвходного сигнала амплитуда напряжения на первом коллекторном контуре определяетсяравенством
/> (2–19)
Проводимость прямой передачи в рабочейточке определяется приближенным равенством
/> (2–20)
где />и />– параметры транзистора. Когда амплитуда входного сигнала превышает Umax. л,транзистор работает с отсечкой обоих полупериодов коллекторного тока и выходнойсигнал соответствует уравнению
/> (2–21)
Коэффициент Нопределяется графиком на рис. 2.5. Он представляет собойчасть амплитудной характеристики ограничителя, работающего в нелинейном режиме.Из нее следует, что пороговое напряжение ограничителя
/> (2–22)
а выходноенапряжение при />
/>. (2–23)
/>
Рисунок 2.5 – Амплитуднаяхарактеристика AO, работающего в нелинейном режиме
2.4 Примеры расчетов ограничителей амплитуды
2.4.1 Пример расчета диодного ОА
Рассчитатьпараметры диодного ограничителя амплитуды на транзисторе ГТ308В при fпр= 8,4 МГц и Ек= 9 В. Селективной системой служат двасвязанных контура дифференциального детектора. Первый из них изображен на рис. 2.1,а второй для упрощения схемы не показан.
Выбираемдиоды Д9Б (Snp = 0,01 См, Ri= 100 Ом, γ = 201/В). Зададимся напряжением запирания Е3= 0,5 В, токомпотенциометра Iп = 0,5 мА и рабочей точкой транзистора при Iк = 1 мА и UK3= 5 В (Y21 = 0,035 См, С12= 1 пФ). Согласно формулам (2–1) получем: />/>(выбираем резисторы сoпротивлением 330 Ом, 16кОм и 1 кОм соответственно). Параметры остальных элементов схемы вычисляем, используяприведенную методику.
По(2–24) вычисляем устойчивый коэффициент усиления транзистора:
/>. (2–24)
/>. Эквивалентная проводимость контура /> />.По (2–7)получаем />. Из равенства (2–8) находим коэффициентвключения контура в коллекторную цепь рк= =11,5/416 = 0,028.Находим проводимость шунтирующего сопротивления коллекторной цепи: /> (Rш= 13 Ом). По (2–2) вычисляем Ср=10/(8400 000/>13) = 9/>10-8 Ф. ПриUд= 0 из равенства (2–10)находим />. Зададимся Uтд=0.5 B, тогда γUmд=200/>0,05= 1 и по [3] получаем θ=0,57. Изуравнения (2–3) вычисляем gвх=
=2/>0,57/>10-5/0,05=228/>10-6См. При Uтл> 0,5 В согласно (2–4)получим gвx>10мСм. Посколькуограничивающих диодов два, то подставляем в формуле (2–6) 2gнх вместоgвх и получаем: />.Амплитуду напряжения на всем контуре вычисляем по (2–9) Umвых = 0,5+0,05 = 0,55 В.
Данные,полученные путем аналогичных расчетов для других значений Uтд, приведены в табл. 2–1. Пополученным значениям на рис, 2–2 построена амплитудная характеристика ограничителяамплитуды (кривая 1). При Е3= 1 и Е3= 0,3В входное и выходное напряжения соответствуют вариантам 2 и 3 табл. 10–1 и кривым2 и 3 на рис. 2–2. Если при условиях варианта применять толькоодин диод, то для этого будут справедливы характеристики варианта 4 и кривая 4на ряс. 2–2. Сравнение кривых 3 и 4 показывает, что при одномдиоде характеристика ограничения ухудшается лишь на 10–20%, поэтомуограничители амплитуды с одним диодом применяются часто.
Таблица 2.1 – Результаты вычислений Uвх, Uвыхв зависимости от UтдВариант
Uт д, В 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 1
Uвх, мВ 7,2 51 74 128 283 516 1110
Uвых, В 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 2
Uвх, мВ
14 98 136 227 497 850 1910
Uвых, В
1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 0,8 3
Uвх, мВ
4,3 32 50 89 203 388 912
Uвых, В
0,3 0,35 0,4 1,45 0,5 0,55 0,8 4
Uвх, мВ
7,2 30 42 69 146 269 615
Uвых, В
0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
2.4.2 Пример расчета транзисторного ОА
Рассчитатьпараметры ограничителя амплитуды с транзистором ГТ308В по исходным даннымпримера расчета диодного ОА, соответствующим требованиям к приемнику 1 класса.
Зададимсянапряжением Ek0= -3 В и сопротивлением фильтра 1 кОм. Согласно равенству(2–16) arctg a1= 1/1000, чему соответствует линия 1 на рис. 2–4.Выбираем на ней исходную рабочую точку A, для которой IKA 2,3 мА и IБA = 50 мкА. По неравенству(2–14) вычисляем коэффициент включения /> Принимаем рк= 0,18. По уравнению (2–18) получаем />. Линия 2 на рис. 2–4соответствует этому углу. Для точки Б получаем IКmах=3,8 мА и IГmах= 0,11 мА. По формулам (2–13)находим /> (выбираем резисторы сопротивлением 680 и 910Ом). Емкость конденсатора фильтра определяем с учетом сказанного ранее по (2–2),/> аналогично />. Выбираем конденсаторы емкостью1500 и 2200 пФ. На входную характеристику транзистора, соответствующуюколлекторному напряжению 3 В, переносим точки А, Б и В. Имсоответствуют UБЭА= 0,11В; UБЭБ= 0,16 В и UБЭВ= 0,05 В. Из таблицнаходим h2lб = 0,993, следовательно, h21Э = 0,993/(1–0,993) = 140.По равенству (2–15) вычисляем /> (принимаем резистор сопротивлением 910 кОм). Поформуле (2–24) находим амплитуду первой гармоники тока базы и напряжения UБЭ:
/> (2.24)
/>. В табл. П-1–4 для IКт= 1 мА приведено Y21т = 0,035 См. Согласно (2–20) получаем />. Выходное напряжение в конце линейного участкаамплитудной характеристики вычисляем по равенству (2–19) />. /> по графику на рис. 2.5получаем Н= 1,24. По формуле (2–19) находим соответствующее даннойамплитуде выходного сигнала /> и амплитуду выходного напряжения (/>. Результаты аналогичныхрасчетов для других значений входного сигнала приведены в табл. 2–2; рис. 2–2построен по данным табл. 2–2. По равенству (2–22) получаем />,чтосоответствует точке П на рис. 2.2. Амплитуда входного сигнала врабочей точке должна быть />В. Возьмем егоравным 0,2 В. При этом согласно рис. 2–2. /> /> По формуле (2–11)получаем />, а по равенству (2–12) няходим />. Потребляемый каскадом ток 10=3IKA= 3/>2,3 = 6,9 мА.
Таблица2.2.
/>, В 0,055 0,075 0,11 0,2 0,4 0,6
/>, В 5,75 6,39 7,1 7,25 7,3 7,34
Выводы
В данном курсовом проектемы изучили различные типы амплитудных ограничителей. В частности диодных итранзисторных. Были рассмотрены основные характеристики амплитудныхограничителей и методики их расчета.
Амплитудные ограничителиявляются неотъемлемой частью приемника частотно-модулированных сигналов. Ихразмещают в схемах приемников перед амплитудным детектором.
Амплитудный ограничительпозволяет убрать вредную амплитудную модуляцию сигнала, которая возникает врезультате передачи сигнала под воздействием помех.
Недостатком является то,что данное устройство не позволит избежать вредной частотной модуляции сигналапомехой, что добавляет дополнительные требования к детекторамчастотно-модулированных сигналов.