рост напряжения приводит к уменьшению тока;
рост тока приводит к уменьшению напряжения.
В этих случаях дифференциальное сопротивление имеет отрицательный знак. К числу таких радиоэлементов относятся, например, туннельные диоды и динисторы при соответствующих напряжениях на электродах. Любой из этих радиоэлементов при подключении его к контуру вносит отрицательное сопротивление в этот контур, т.е. обеспечивает организацию внутренней ОС, компенсирующей потери в контуре и позволяющей получить незатухающий колебательный процесс.
ГЛАВА 16
МОДУЛЯТОРЫ
16.1. Модуляторы АМ-колебаний
При формировании АМ-колебаний изменяется амплитуда несущего колебания в соответствии с интенсивностью управляющего сигнала. К числу наиболее распространенных амплитудных модуляторов относятся устройства, позволяющие получить следующие колебания:
без подавления спектральной составляющей несущего колебания;
с подавлением спектральной составляющей несущего колебания;
с амплитудной манипуляцией.
Существует множество схемных решений амплитудных модуляторов, в которых не подавляется спектральная составляющая несущего колебания.
На рис. 16.1 показана схема амплитудного модулятора и спектр АМ-колебания. На схеме резисторы R1 и R2 определяют напряжение между базой транзистора VTи отрицательным полюсом источника напряжения питания U6= EnR2/(R1+ R2). Резистор R3 ограничивает ток эмиттера транзистора. Совокупность резисторов R1, R2 и R3 определяет положение исходной рабочей точки (Iк0, Uкэ0) транзистора VТ, задавая величину напряжения
Рис. 16.1. Схема амплитудного модулятора (а) и спектр АМ-колебания (б)
Uбэ0 между базой и эмиттером транзистора в исходном состоянии. Сигнал несущего колебания uвх(t) = Umncos(ω0t) через конденсатор С1 прикладывается к базе транзистора VT, а управляющий сигнал uу(t) через трансформатор TVпоступает в цепь эмиттера этого транзистора. Оба этих сигнала способны управлять коллекторным током, изменяя напряжение между базой и эмиттером транзистора. При одновременном их приложении транзистор будет управляться сигналом uбэ(t) = Uбэ0+ uу(t) + uвх(t). Ток коллектора связан нелинейной зависимостью с напряжением, приложенным между базой и эмиттером транзистора, поэтому одновременное управление транзистором сигналами uвх (t) и uy(t) приводит к тому, что ток коллектора содержит множество спектральных составляющих, которые концентрируются в окрестности частот ω0, 2ω0, Зω0, ... .
Аппроксимируя проходную характеристику iк = f(uбэ) транзистора полиномом второй степени iк(t) = а0 +a1 uбэ(t) + a2 uбэ2(t) , получим iк (t) = a0+ a1 [Uсм + uy(t) + uвх(t)] + a2 [Uсм + uy(t) + uвх(t)]2.
Если управляющий сигнал uy(t) =Umycos(Ωt) и входное несущее колебание
uвх(t) = Umн cos(ω0t) представляют собой тональные сигналы, то для тока коллектора транзистора справедливо выражение
Обратим внимание на три последних слагаемых, соответствующих спектральной составляющей несущего колебания iк10 = (a1Um + 2а2 Umу Umн )соs(ω0t) и двум спектральным составляющим iк11=(a2 Umу Umн /2)cos[(ω0-Ωt)] и ik12= (a2 Umу Umн /2)cos[(ω0+Ω)t] с комбинационными частотами ω 0-Ω и ω 0+ Ω. Эти три спектральные составляющие и представляют АМ-колебание.
Параллельный колебательный контур, включающий индуктивную катушку Lи конденсатор СЗ, настраивают на одну из кратных частот n ω 0, например, когда п = 1. За счет избирательности контура будут выделяться спектральные составляющие тока коллектора транзистора, сконцентрированные в окрестности частоты ω 0. Таким образом, при тональной модуляции будут выделяться спектральные составляющие тока с частотами ω 0, ω 0-Ω и ω 0+ Ω, которые и определят спектральные составляющие напряжений
Uk10= Im10R0, Uk11= Im11R0 и Uk12=Im12R0, выделяемые колебательным контуром, где R0 — сопротивление контура на резонансной частоте; Im10= a1 Umн + 2a2 Umн Umу, Im11 = Im12= a2 Umн Umy/2 — амплитуды тока спектральных составляющих.
В случае, когда спектр управляющего сигнала ограничен максимальной частотой Ωmax, спектральные составляющие тока коллектора транзистора, выделенные контуром, будут представлять собой множество спектральных составляющих с комбинационными частотами ω 0-Ωj, ω 0+ Ωj, где j= 1, 2, ..., расположенных в окрестности частот ω 0 (ω 0) и спектральной составляющей несущего колебания (см. рис. 16.1, б). Добротность колебательного контура в амплитудном модуляторе выбирают низкой. Это обеспечивает получение требуемой избирательности контура, которая должна отвечать условию
Δω= 2 Ωmax.
На рис. 16.2 представлены диаграммы кусочно-линейной аппроксимации проходной характеристики транзистора, суммы сигналов, управляющих модулятором, коллекторного тока и выходного сигнала, поясняющие процесс формирования АМ-колебания в амплитудном модуляторе, показанном на рис. 16.1, а. Проходная характеристика транзистора аппроксимирована двумя прямыми линиями (см. рис. 16.2, а). Напряжение Uбэ0 между базой и эмиттером транзистора в исходном состоянии выбирают таким, чтобы ток коллектора транзистора в исходной рабочей точке Iк0 был небольшой величины, что обеспечивает высокий КПД устройства.
Относительно исходной рабочей точки Uбэ0 (см. рис. 16.1, а) между базой и эмитгером транзистора прикладывается сумма сигналов uбэ(t) = uу(t) + uвх(t) (см. Рис.16.2, б). Амплитуды несущего колебания uвх(t) за каждый период его изменения повторяют изменения управляющего сигнала uy(t). Отрицательные полуволны суммарного входного сигнала uбэ (t)= uу(t) + uвх (t) запирают транзистор, а положительные полуволны открывают его, обеспечивая формирование импульсов тока iк коллектора транзистора (см. рис. 16.2, в). Амплитуды импульсов тока iк коллектора транзистора повторяют изменение управляющего сигнала. Импульсы тока изменяются с частотой несущего колебания, которая близка к резонансной частоте контура. Это вызывает колебательный процесс в контуре и соответственно формирование АМ-колебания. Напряжение uAM(t) на выходе амплитудного модулятора показано на рис. 16.2, г.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.