Модулятор – демодулятор
МДМ применяются в измерительно-преобразовательной технике, в частности демодулятор (ДМ) служит для фазочувствительного выпрямления сигналов переменного тока. Используется в измерительных системах с индуктивными, фотоэлектрическими и тензорезисторными преобразо-вателями (датчиками).
Особенность применения ДМ состоит в том, что знак выходного напряжения ДМ меняется на противоположный при изменении фазы входного сигнала на 1800. Это дает возможность регистрировать, кроме величины перемещений, направление этих перемещений.
Устройства, аналогичные рассматриваемому демодулятору, до появления ОУ выполнялось в идее диодного моста с дополнительным источником опорного переменного напряжения (кольцевой демодулятор). Они имели недостатки: низкое входное сопротивление, низкая чувствительность, нелинейная характеристика, отсутствие усиления сигнала.
В настоящее время ДМ строится на основе ОУ. Это позволяет повысить точность преобразования, чувствительность и линейность.
Для ДМ и МД используется одна схема, меняется только режим работы.
На вход подается переменное входное напряжение Uвх, фаза которого может сдвигаться на угол π. Кроме того, схема содержит источник опорного переменного напряжения Uоп с неизменными фазой и амплитудой.
Назначение элементов в схеме:
R1, R2 – образуют цепь ООС, причем для основной схемы R1 = R2.
R3 – ограничивает входной ток в замкнутом состоянии.
К1 – ключ, работающий на частоте входного сигнала, который в идеальном случае должен иметь прямоугольную форму.
DA1 – ОУ на полевых транзисторах, что исключает изменение входного тока на положительном входе ОУ при коммутации ключа К1 и повышает точность преобразования.
Режим демодулятора
Ключ К1 периодически замыкается на частоте входного сигнала синхронно с ним.
1) Когда ключ К1 замкнут, ОУ работает как инвертор, т.е. повторяет величину и меняет знак входного сигнала:
2) Когда ключ К1 разомкнут, ОУ работает как повторитель, т.е. повторяет и величину, и знак входного сигнала:
В результате, на выходе схемы получаем однополярный пульсирующий сигнал Uвых.
При изменении фазы входного сигнала (a = π) фаза сигнала управления ключом К1 не меняется, а выходной сигнал Uвых меняет знак.
Недостаток схемы: отсутствие усиления входного сигнала.
Для получения усиления входного сигнала необходимо выполнить два условия:
1) R2 = Ку × R1
где Ку – необходимый коэффициент усиления
2) Для выравнивания Кu в соседних полупериодах вводится резистор:
Режим модулятора
На вход подаётся постоянное или медленно изменяющееся напряжение Uвх, которое может менять знак. На вход управления, ключом К1, подаётся импульсное напряжение Uоп, частота которого fм будет определять частоту выходного переменного напряжения.
При замыкании и размыкании ключа К1 получаем на выходе разную полярность выходного напряжения в соседних полупериодах. В результате образуется переменное выходное напряжение с формой близкой к прямоугольной, у которого амплитуда изменяется в соответствии с характером изменения уровня входного сигнала.
Изменение знака входного сигнала вызывает изменение фазы выходного напряжения на угол π. В качестве ключа К1 может использоваться БТ или ПТ работающий в импульсном режиме. Для того, чтобы работа ключа не зависела от Uвх необходимо выполнить условие:
Uоп > Uвх.макс.;
Статическая характеристика схемы:
Диапазон линейной работы схемы МДМ определяется:
Uвых.макс = Uоу макс
Uвх.макс =Uоп – 0,6
Недостатком этой схемы является разное входное сопротивление при замкнутом и разомкнутом состоянии К1.
Дата добавления: 2019-09-30; просмотров: 1726;