Можно поменять диод по включению (поставить его наоборот). Тогда получим:
Рассмотрим схему с диодом, конденсатором и резистором.
При подачи на вход гармонического сигнала напряжение на выходе без емкости состояло бы из полу синусоид, а за счет заряда и разряда емкости оно становится более постоянным. От положительной полуволны напряжения емкость заряжается (диод открыт и постоянная времени очень мала τ=(RИСТ+RД)∙С), при отрицательной полуволне емкость разряжается через резистор (диод закрыт и через него разряд невозможен и постоянная времени τ=R∙С большая при
R>> (RИСТ+RД)). Технически отмечают, что происходит выпрямление переменного напряжения.
Анализ спектра НЭ при воздействии двух гармонических составляющих с разными частотами
Пусть имеется нелинейный резистор с характеристикой вида
i(u)=a1∙u+a2∙u2 и воздействие u(t)=Um1cos(ω∙t)+Um2cos(Ω∙t), где
ω>Ω. В этом случае получим
i(t)=a1∙Um1∙cos(ω∙t)+ a1∙Um2∙cos(Ω∙t)+a2∙U2m1 ∙cos2(ω∙t)+
+ a2∙U2m2 ∙cos2(Ω∙t)+ 2a2∙Um1 ∙ Um2∙cos(ω∙t)∙ cos(Ω∙t) и из за квадратичного слагаемого аппроксимации будем иметь в спектре не только составляющие с частотами ω и Ω, но и с другими, поскольку cos2(ω∙t)=(cos(2ω∙t))/2,
cos2(Ω∙t)= (cos(2Ω∙t))/2 и cos(ω∙t)∙ cos(Ω∙t) =(cos((ω+Ω)∙t) + +cos((ω-Ω)∙t)/2. В итоге будем иметь в спектре реакции составляющие с удвоенными 2ω, 2Ω и комбинационными
частотами ω+Ω, ω-Ω. Получаем, что квадратичная характеристика позволяет перенести спектр низко частотного сигнала (Ω) в область более высокочастотного (ω>Ω). Это используется в радиосвязи при эфирной передаче сигналов иначе называемой амплитудной модуляцией.
Для получения АМ колебания нужно из всего спектра выделить компоненты с частотами: ω-Ω, ω, ω+Ω.
Это достигается настройкой колебательного контура на резонансную частоту ω=ω0= .
Схема амплитудного модулятора с нелинейным элементом типа диода
Метод угла отсечки
Вопрос № 42 Нелинейные модуляторы
Амплитудную модуляцию можно осуществить в нелинейных цепях. Наиболее широкое распространение получили такие устройства как нелинейные модуляторы. Представим его схему. В качестве нелинейного элемента применяется диод.
– высокочастотное напряжение,
– низкочастотное напряжение.
ВАХ диода D аппроксимируем полиномом второй степени:
.
Если меньше сопротивления диода, то общее напряжение:
.
Подставим это напряжение в ВАХ, тогда получим:
.
Представим спектр тока:
Для получения АМ колебания нужно из всего спектра выделить компоненты с частотами:
.
Это достигается настройкой колебательного контура на резонансную частоту .
Составляющие тока с частотами, близкими к , определяются как:
.
Если , а для остальных частот , то на контуре получим АМ напряжение вида:
.
Запишем в компактном виде:
,
где , .
Вывод: коэффициент модуляции m напряжения тем больше, чем сильнее нелинейность характеристики, определяемая , и амплитуда низкочастотного сигнала .