Однополупериодный выпрямитель

Приложена гармоническая ЭДС .

Напряжение на выходе представляет собой пульсирующую около среднего значения кривую. Это напряжение является отрицательным по отношению к диоду. Поэтому ток через диод возможен только в течении отрезков периода, когда положительная полуволна ЭДС превышает напряжение . ВАХ диода аппроксимируем кусочно - ломанным способом, причём напряжение отсечки

В промежутках между импульсами тока, когда происходит разряд конденсатора через резистор , напряжение убывает. Импульсом тока конденсатор подзаряжается и растёт.

Если постоянная времени - цепи (), то амплитуда пульсаций напряжения мала и можно считать, что .

Для установления связи между амплитудой входного напряжения и выпрямленным напряжением при заданных параметрах цепи воспользуемся результатами спектрального анализа импульсного тока. Постоянная составляющая тока НЭ

(1)

(2) (3)

напряжение является отрицательным по отношению к диоду.

(4)

Приравниваем (1) и (4): ; ; (5)

Выражение (5) является трансцендентным уравнением и в чисто аналитическом виде не решается. Таким образом задание внутреннего сопротивления диода и сопротивления нагрузки однозначно определяет угол отсечки . (6)

Данная зависимость решается графически.

(7)

Чем меньше угол отсечки, тем больше постоянное напряжение на выходе.

Рассмотрим два предельных случая.

1) При , т.е. при бесконечно большом сопротивлении нагрузки , тогда схема (1) выражается в холостой ход.

При этом выпрямленное напряжение на достигает наиболее возможного значения и ток через диод в установившемся режиме, когда закончен процесс зарядки конденсатора равен нулю. Случай с соответствует режиму холостого хода.

2) соответствует режиму короткого замыкания нагрузки , а

При этом вся ЭДС оказывается приложенной к диоду и ток последнего принимает форму полуволновых импульсов (действие ёмкости можно не учитывать при малых ). Напряжение на резисторе совпадает в этом случае по форме с током.

На практике для получения на выходе выпрямленного напряжения, близкого к амплитуде входного сигнала угол отсечки должен быть малым, , а сопротивление нагрузки .

Амплитудное детектирование.

Детектирование колебаний заключается в выделении сигнала, который в неявной форме содержится в модулированном высокочастотном колебании. Детектирование является процессом обратным процессу модуляции. Для амплитудного детектора используем схему выпрямителя, существенным отличием являются параметры элемента фильтра.

, (1)

где - несущая частота р/с; - максимальная частота в спектре модулирующего сигнала.

Режим работы амплитудного детектора.

А. Режим большого сигнала. Линейное детектирование: (2)

(3)

т.е. выходной сигнал линейно связан с входным сигналом, где - коэффициент передачи детектора. (4), где (5)

Рассмотрим случай ТАМ (6)

(7)

Амплитудный детектор работает с углом отсечки . Для выбора параметров НЭ и нагрузки используют (5).

Квадратичное детектирование. Режим малого сигнала.

Амплитуда колебания на входе детектора настолько мала, что изменение тока НЭ укладываются на относительно небольшом участке нижнего сгиба ВАХ. ВАХ аппроксимируется полиномом второй степени

К диоду приложено напряжение .

Высокочастотные составляющие и отфильтровываются в цепи нагрузки. Информация содержится в низкочастотном слагаемом . Этот ток создаёт выходное напряжение. Напряжение на нагрузке, являющейся линейной цепью, пропорционально , и следовательно, квадрату амплитуды входного сигнала .

Рассмотрим ТАМ:

Переменная часть выходного тока содержит два слагаемых сигнала.

1) полезное, воспроизводящее;

2) вредное, является второй гармоникой сигнала.

Коэффициент гармоник, равный отношению амплитуд второй гармоники к первой

При % - %

При передаче сложных сигналов, содержащих большое число частот, гармоники и комбинационные частоты оказывают при глубокой модуляции очень сильное влияние на тембр сигнала. Поэтому изменение квадратичного детектирования нецелесообразно в тех случаях, когда требуется неискажённое воспроизведение сигнала (речь, музыка). Поэтому предпочтительно работать в режиме больших амплитуд, перед детектором надо усилить сигнал.