Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

Недостатком транзисторных модуляторов является наличие на их входе некоторого переменного напряжения при отсутствии напряжения на входе, это объясняется наличием остаточного напряжения на открытом транзисторе и остаточного тока на закрытом транзисторе.

Схемы амплитудных демодуляторов на транзисторах аналогичны схемам модуляторов и выполняются на транзисторных ключах. Режим работы ключей задается переменным опорным напряжением. Демодуляторы выполняются по однополупериодным и двухполупериодным схемам. Любая из схем модуляторов, приведенных на рис. 4.8 может работать в качестве демодулятора, если на вход подать подлежащее демодулированию переменное напряжение, которое либо совпадает по фазе с опорным напряжением, либо находится в противофазе с ним. В результате на выходе схемы образуется пульсирующее напряжение, амплитуда которого в идеальном случае равна амплитуде входного сигнала, а знак зависит от фазы входного напряжения. Т.к. в выходном сигнале содержится широкий спектр гармоник, при этом первая гармоника и вторая гармоника соизмеримы с полезной постоянной составляющей, то на выходе демодулятора ставится фильтр нижних частот. Задача этого фильтра выделять постоянную составляющую сигнала, подавляя гармоники.

Коэффициент преобразования демодулятора на транзисторе

где Un – напряжение постоянной составляющей, Em – амплитуда входного сигнала.

На рис. 4.9 представлена схема однополупериодного и двухполупериодного демодуляторов на транзисторах.

152

напряжения (У2). ФНЧ необходим для сглаживания выбросов выходного напряжения, возникающих при коммутации ключей модулятора. Усилитель У2 обеспечивает низкое выходное сопротивление, требуемую величину выходного сигнала и увеличивает общий коэффициент усиления. При достаточно большом коэффициенте усиления У1, дрейф усилителя У2 практически не увеличивает нестабильность начального уровня усилителя в целом. На рис. 4.10(б) приведена принципиальная схема измерительного МДМ-усилителя, построенного по приведенной структурной схеме. В схеме применен ОУ с модулятором К140УД13. Т.к. собственный коэффициент усиления микросхемы К140УД13 составляет всего 7…10, а максимальное выходное напряжение не превышает 0,5В, схема дополнена двумя ОУ в микросхеме типа К140УД20. Усилитель (ДА2) увеличивает коэффициент усиления усилителя переменного напряжения (ДА1), второй (ДА3) – служит для снижения пульсаций и увеличения выходного сигнала.

Измерительная МДМ имеет средний температурный дрейф

0,5мкВ/0С.

а)

б)

Рис. 4.10

154

Дрейфы выходного сигнала в данной структуре полностью определяются стабильностью параметров модулятора, который расположен на входе схемы. В данной схеме модулятор и демодулятор выполнены на МОП-транзисторах, т.к. такое исполнение позволяет обеспечить малые размеры устройств.

Модулятор и демодулятор работают синхронно и поэтому управляются от источника одного управляющего напряжения (рис.

4.11)

Рис. 4.11

Упрощенная схема операционного усилителя с МДМ приведена на рис. 4.12(а), схемы его модулятора и демодулятора на

рис. 4.12. Входное постоянное напряжение, преобразованное модулятором в виде прямоугольных импульсов на рис. 4.12(б) подается на вход дифференциального усилителя, который усиливает сигнал в Кu раз. На выходе усилителя переменного тока установлен разделительный конденсатор С. Одна из его обкладок с помощью демодулятора периодически замыкается на землю. Вследствие малого

сопротивления ключа и постоянной времени напряжение на конденсаторе станет –КuU1. Конденсатор становится источником напряжения КU1, которое суммируется с выходным напряжением усилителя. В итоге перед ФНЧ будет пульсирующее напряжение с размахом пульсаций 2К и U1 (рис. 4.12в), в составе которого имеется постоянная составляющая Uвых (рис. 4.12г). ФНЧ позволяет выделить постоянную составляющую.

Модулятор выполнен по мостовой схеме (рис. 4.12б) на МОП-транзисторах с индуцированным каналом и управляемая двумя последовательностями импульсов (рис. 4.12г), сдвинутых на

155