На рис. 5.6 приведена схема осуществления частотной модуляции путем включения в контур задающего генератора несущей частоты. Модулирующее напряжение uM подается в цепь варикапа и управляет его емкостью. Емкости конденсаторов С1 и С2 достаточно велики с тем, чтобы их сопротивлением на частоте несущей можно было пренебречь. Нелинейность вольт-фарадной характеристики варикапа (рис. 5.6, б) ограничивает возможности получения большой девиации частоты Dw .
Выделение модулирующего сигнала из модулированного высокочастотного колебания называется детектированием, или демодуляцией.
Устройства, осуществляющие детектирование, применяются и в случаях, когда высокочастотные колебания не являются модулированными, поэтому в более широком смысле под детектированием понимают регистрацию и измерение параметров электромагнитных колебаний и частиц (протонов, нейтронов, альфа-частиц, электронов и др.)
Для детектирования амплитудно-модулированных колебаний широко применяется диодный детектор (рис. 5.7). В этом детекторе напряжение входного радиосигнала выпрямляется диодом VD и затем интегрируется RC-цепью, в результате чего выходное напряжение воспроизводит огибающую амплитуды напряжения радиосигнала, т.е. восстанавливает сигнал, которым была осуществлена амплитудная модуляция. Постоянная времени t = RC интегрирующей цепи должна удовлетворять условию
(5.17)
где
– несущая частота, 
– верхняя граничная частота спектра
модулирующего сигнала. Чем сильнее обе части неравенства (5.17), тем точнее
воспроизводится модулирующий сигнал. Заметим, что левая часть неравенства
(5.17) связана с пульсациями (на несущей частоте) выходного напряжения
детектора, а правая часть – с частотными характеристиками восстановленного
информационного сигнала.
Следует иметь в виду, что рассмотренный детектор можно применять только при условии, когда минимальная амплитуда напряжения входного радиосигнала превышает падение напряжения на открытом диоде (~0,6 В для кремниевых, ~0,3 В для германиевых диодов).
Детектирование балансно-модулированных сигналов осуществляется только с помощью синхронных детекторов.
В отношении информационного сигнала, которым осуществлена амплитудная модуляция несущей, детектирование является линейным преобразованием, несмотря на то, что в нем имеет место выпрямление – процесс сугубо нелинейный. В некоторых случаях применяют квадратичные детекторы, которые вырабатывают выходное напряжение, пропорциональное квадрату амплитуды входного радиосигнала.
Детектирование частотно-модулированных (ЧМ) колебаний производится в два этапа: сначала они преобразуются в АМ-колебания, а затем детектируются амплитудным детектором. При этом все изменения амплитуды ЧМ-сигнала детектируются наряду с полезным сигналом. Поэтому перед детектором ЧМ-колебаний ставят амплитудный ограничитель.
В наиболее простом случае преобразование ЧМ в АМ осуществляется колебательным контуром, расстроенным относительно несущей частоты ЧМ-колебаний (wо) таким образом, что wо соответствует наиболее крутому участку ската резонансной кривой (рис. 5.8).
Прецизионный выпрямитель обеспечивает выходное напряжение, равное по абсолютной величине входному без ограничений, присущих обычному диодному выпрямителю. Выпрямитель по схеме на рис. 5.9,а может выпрямлять напряжения милливольтового уровня. Влияние прямого падения напряжения на диодах снижается в А раз (А - собственный коэффициент усиления ОУ), так как они включены в цепь обратной связи усилителя А1.
Рассмотрим работу выпрямителя. Положим R1 = R2 = R3 = R4 = R5. Когда напряжение uГ положительно, на аноде диода VD2 устанавливается равное ему отрицательное напряжение (диод VD1 при этом закрыт) оно передается на выход аналоговым инвертором А2, т.е. результирующий коэффициент усиления К = 1. Отрицательное напряжение uГ открывает диод VD1. Однако инвертирующий усилитель А1 в этом случае имеет коэффициент усиления, равный
неинвертирующий усилитель А2 при этом имеет коэффициент усиления
Общий коэффициент усиления для отрицательного напряжения uГ равен
.
Таким образом, выходное напряжение равно абсолютному значению действующего на входе выпрямителя напряжения uГ .
При исследовании энергетических спектров ионизирующих излучений наложение импульсов начинает сказываться, когда загрузка превысит определенную величину. В противоположность длительным высоким загрузкам, влияние которых на энергетическую разрешающую способность может быть уменьшено за счет нуль-полюсной компенсации и стабилизации нулевой линии, в случае кратковременного возрастания загрузки сверх определенного уровня спектрометр не может своевременно восстановить свои характеристики. Необходимо уметь обнаруживать ситуацию наложения импульсов и предотвращать в этом случае амплитудный анализ. Для этого в основной усилитель встраивается или вводится в виде отдельного блока схема (рис. 5.10,а), которая называется "регистратором наложений", или устройством подавления наложений импульсов. Эта схема фиксирует факт попадания внутрь заданного временного интервала (периода инспекции tнабл) более одного импульса. В случае, если это произошло, она выдает соответствующий управляющий сигнал (Q = 1) на входные линейные ворота АЦП, чтобы предотвратить преобразование этих импульсов (рис. 5.10,б).
Время инспекции tнабл задается длительностью импульса перезапускаемого одновибратора, который срабатывает от очень коротких сигналов быстродействующего дискриминатора. Когда в течение этого времени приходит еще один импульс, через схему И будет установлен в единичное состояние RS-триггер, который сообщает АЦП о наложении импульсов. По окончании импульса одновибратора RS-триггер возвращается в нулевое состояние. Если в эксперименте необходимо определить абсолютное значение скорости счета, надо ввести поправку на мертвое время, которое определяется суммарной длительностью наложившихся импульсов (SQ). Или учесть, что при каждом появлении Q = 1 2 импульса не пропускаются для обработки АЦП.
Амплитудный (пороговый) дискриминатор представляет собой прибор, который контролирует уровень входного линейного сигнала и при превышении заданного порога выдает логический импульс.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.