Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Demodulace a demodulátory OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-028

3. Demodulace a demodulátory Jako demodulace je označován proces, při kterém se získává z modulovaného vysokofrekvenčního signálu (nosné vlny) zpět modulační signál. Demodulaceseuskutečňuje pomocí nelineárních obvodových prvků. Elektronické obvody prodemodulacisenazývajídemodulátory nebo detektory.

4. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu Pro demodulaci amplitudově modulovaných signálů se nejčastěji používají diodové detektory. Tyto detektory vykazují malé zkreslení a správnou činnost i při velmi silných signálech. Velikost vstupního vysokofrekvenčního modulovaného napětí musí být několik desetin voltu.

5. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu Obr. 1 Zapojení sériového diodového detektoru

6. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu Základní zapojení sériového diodového detektoru je na obr. 1. Zdroj modulovaného vysokofrekvenčního napětí (obvod LC), detekční dioda D a pracovní rezistor R jsou zapojeny v sérii. Kladné půlvlny modulovaného napětí vytvoří diodový proud, který při průchodu pracovním rezistorem R vytváří proměnný úbytek napětí.

7. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu Kondenzátor C1 potlačuje vysokofrekvenční zvlnění demodulovaného napětí. Nízkofrekvenční signál do dalšího obvodu se odebírá pomocí vazebního kondenzátoru Cv. Časové průběhy napětí v různých místech tohoto detektoru jsou uvedeny na obr. 2.

8. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu Obr. 2 Průběhy napětí u diodového detektoru

9. Demodulaceamplitudově modulovaného signálu V praktických zapojeních se před nebo za zatěžovacím rezistorem používá ještě další filtr typu RC a zatěžovací rezistor může být rozdělen. Kromě sériového zapojení se používá i paralelní zapojení detektoru.

10. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Pro demodulaci frekvenčně modulovaného signálu se používají obvody, jejichž výstupní napětí je přímo úměrné frekvenci vstupního napětí. V obvodech s diskretními součástkami se nejčastěji používá zapojení nazývané poměrový detektor. Příklad zjednodušeného zapojení poměrového detektoru je na obr. 3.

11. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Obr. 3 Zapojení poměrového detektoru

12. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Vstupní obvod L1C1 i výstupní obvod L2C2 detektoru jsou naladěny do rezonance s mezifrekvenčním signálem. Diody D1, D2 a stejně velké pracovní rezistory R1, R2 jsou zapojeny do série. Paralelně k pracovním rezistorům je připojen stabilizační kondenzátor C5. Do středu vinutí L2 a kapacitního děliče C3, C4 (C3 = C4) je přivedeno z vinutí L3 napětí U3.

13. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Obr. 4 Fázorový diagram poměrového detektoru a) bez modulovaného signálu, b) s frekvenčně modulovaným signálem

14. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Při modulovaném mezifrekvenčním signálu (obr. 4a) je fázový úhel mezi napětími U2 a U3 roven 90. Napětí U2 je jednocestně usměrňováno diodami D1 a D2 (proud při kladných půlvlnách prochází cestou D1-R1-R2-D2) a na kondezátoru C5 se objeví stejnosměrné napětí o velikosti Protože hodnoty rezistorů R1 a R2 jsou stejné (R1 = R2), je v bodě B poloviční napětí než na kondenzátoru C5. Je-li napětí Ua = Ub, pak napětí na kondenzátorech C3 a C4 jsou stejně velká jako napětí na rezistorech R1 a R2 a mezi body A a B je nulové napětí.

15. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Je-li mezifrekvenční signál frekvenčně modulován, dochází k rozlaďování rezonančního obvodu L2C2v rytmu modulace. Tím se mění fázový úhel mezi napětími U2 a U3 a také velikost napětí Ua a Ub (obr 4b). To má za následek změnu velikosti jednocestně usměrněných napětí na kondenzátorech C3 a C4. Protože napětí na kondenzátoru C5 je stálé, objeví se mezi body A a B proměnné napětí, odpovídající modulačnímu signálu.

16. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu V integrovaném provedení je velmi rozšířený koincidenční (fázový) detektor, např. MAA 661. Uvnitř integrovaného obvodu je několikastupňový zesilovač a omezovač, vlastní detektor a pomocné obvody. Zjednodušené blokové schéma je na obr. 5.

17. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Obr 5. Blokové zapojení koincidenčního detektoru Z – zesilovač-omezovač, FC – fázovací člen, PO – porovnávací (koincidenční) obvod

18. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Do zesilovače-omezovačesepřivádímezifrekvenčnínapětí, kterésenatolikzesílí a omezí, že z něhovzniknouobdélníkovéimpulsy. Na následující porovnávací (koincidenční) obvod PO se toto napětí U1přivádí jednak přímo, jednak přesfázovací člen FC nastavený tak, že promezifrekvenčnínapětí bez modulace bude fázový posun mezinapětími U1 a U2právě 90. Na výstupu porovnávacího obvodu PO seobjevují kladné impulzy v okamžicích, kdynapětí U1 a U2majísoučasně kladnou polaritu.

19. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Při frekvenční modulaci mezifrekvenčního napětí se mění fázový posun mezi napětími U1 a U2 a tím i šířka výstupních impulsů z porovnávacího obvodu. Výstupní impulsy se přivádějí na integrační člen RC. Střední hodnota napětí na kondenzátoru C se mění úměrně s modulačním signálem. Činnost koincidenčního detektoru přibližuje obr. 6.

20. Demodulace frekvenčně modulovaného signálu Obr. 6 Průběhy napětí u koincidenčního detektoru

21. Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

22. Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika prosilnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002