Шаг за шагом. Транзисторы - Сворень Рудольф Анатольевич - Страница 18

рис. 27–15

В качестве «бесплатного приложения» познакомимся с одной остроумной схемой спасения диода от опасного обратного напряжения (рис. 27–16). Эта схема применяется почти во всех вольтметрах, где большое переменное напряжение нужно измерить с помощью стрелочного прибора постоянного тока. Для этого прежде всего используют простейший выпрямитель — диод Д₁ который под действием измеряемых напряжений создает в цепи прибора постоянный ток. При этом, естественно, по отклонению стрелки можно определять величину подводимого напряжения U_~.

рис. 27–16

Но обратное сопротивление может оказаться больше добавочных сопротивлений вольтметра, и тогда при измерении достаточно высокого U_~ диод может выйти из строя. И именно в тот момент, когда на него действует обратное напряжение. Эту возможность как раз и исключает диод Д₂. Во время обратных для Д₁ полупериодов диод Д₂ пропускает ток и шунтирует участок аб. Поэтому сопротивление участка аб никогда не бывает большим и напряжение на Д₁ даже в обратные для этого диода полупериоды не превышает долей вольта. Такая схема защиты выпрямляющего диода применяется в большинстве авометров.

Нам предстоит познакомиться еще с одной профессией диода — с детектированием. Собственно говоря, в детекторе диод работает так же, как выпрямитель. Главная особенность в том, что в подавляющем большинстве случаев — в частности, в приемниках и телевизорах — детектируется высокочастотный сигнал и для этого пригодны лишь точечные диоды (рис. 20).

В типичной схеме детектора (рис. 27–21) переменное напряжение U_вч-мод подводится к диоду с колебательного контура L_кC_к который в свою очередь получает сигнал либо непосредственно из антенны, либо от предварительного усилителя высокой частоты (ВЧ). Переменное напряжение U_вч-мод, подводимое к детектору, модулировано по амплитуде (рис. 29).

рис. 27–21

Рис. 29. Низкочастотная составляющая продетектированного сигнала — это копия низкочастотного сигнала, который на передатчике осуществлял модуляцию.

Именно в изменениях амплитуды сигнала записана та информация— речь, музыка, телеграфные знаки, — которую радиоволны принесли с передающей станции к приемнику. Выделить эту информацию — вот задача детектора.

Сам модулирующий сигнал, который на передатчике оставил свои «отпечатки» на высокочастотном сигнале, — это сигнал низкой частоты. Мы получили бы его график, если бы соединили амплитуды высокочастотного тока пунктирной линией (часто применяют выражение «низкочастотная огибающая»). Но то, что легко сделать карандашом, не так-то просто может повторить электрическая цепь. И не всякая цепь может «прочесть», что записано в радиосигнале, не всякая цепь может обнаружить, что амплитуда его модулирована.

В спектре модулированного сигнала нет низкочастотной составляющей (рис. 29, листки в, г). Это может показаться странным, но это факт. Выделив из модулированного тока все его составляющие, вы не обнаружите среди них тока низкой частоты, который отображал бы принесенную информацию. Низкочастотная составляющая появляется лишь после того, как за дело берется диод. Именно он меняет форму модулированного высокочастотного тока таким образом, что в его спектре появляется нужный нам ток низкой частоты.

Происходит это довольно просто: благодаря диоду в цепи детектора появляется уже не переменный, а пульсирующий ток высокой частоты (листок д), который состоит из трех составляющих — высокочастотной I_д-вч, точнее, нескольких высокочастотных составляющих (листок е) у низкочастотной I_д-нч и постоянной I_д=. Дальше в дело вступают фильтры. Они-то и выделяют основную продукцию детектора — низкочастотный сигнал.

На всех наших схемах пути составляющих I_д-вч и I_д-нч для удобства показаны тонкими стрелками. Но это совсем не значит, что речь идет о постоянных токах — I_д-вч и I_д-нч, это самые настоящие переменные токи, которые, лишь сложившись с I_д=, дают в сумме пульсирующий ток одного направления. Стрелки, которые относятся к переменным токам, сделаны «волнистыми», а нужны они лишь для того, чтобы легче проследить путь того или иного тока.

Несколько слов о выборе деталей фильтра. Емкость С_ф-нч выбрана так, чтобы этот конденсатор легко пропускал низкочастотную составляющую. Высокочастотная составляющая через С_ф-нч не пойдет, так как ей при этом придется преодолеть довольно большое сопротивление R_н~. Резистор R_н~ — это низкочастотная нагрузка, на которой получают выходной сигнал: напряжение низкой частоты U_нч. Сопротивление R_н~ во много раз больше, чем емкостное сопротивление конденсатора С_ф-вч на высокой частоте. В то же время С_ф-вч не «уведет» от нагрузки R_н~ основную продукцию детектора — низкочастотную составляющую I_д-нч, так как на низкой частоте емкостное сопротивление этого конденсатора очень велико за счет его небольшой емкости. С конкретными значениями деталей фильтра вы можете познакомиться на рис. 45, а также на других практических схемах ламповых и транзисторных приемников.

Схема рис. 27–21 называется последовательной, так как контур, диод и нагрузка (основной нагрузкой детектора считается R_н, а от нее уже идут ответвления для I_д-нч и I_д-вч) соединены последовательно. Во второй схеме (рис. 27–19) эти элементы соединены параллельно, и она так и называется параллельной. В обеих схемах направление включения диода не имеет никакого значения: при любом из двух возможных направлений низкочастотный сигнал будет одинаковым.

рис. 27–19

Однако в некоторых случаях в детекторе используются и отходы производства — постоянная составляющая I₌ (в выпрямителе она была основной продукцией!). А в этом случае уже нужно думать, как включать диод: при разных включениях направление тока I₌ через нагрузку, а значит, и полярность постоянного напряжения U₌ на нагрузке будет разной (рис. 27–18).

рис. 27—18

Для того чтобы оценить достоинства и недостатки детекторного приемника, а больше для того, чтобы почувствовать, что дадут нам в дальнейшем усилители слабого сигнала, рекомендуется изготовить детекторный приемник по простой (рис. 27–19, 21) или по самой простой (рис. 27–20) схеме.

рис. 27—20