ЧМ детектор на полевом транзисторе
В. Поляков, г. Москва
Как известно, при малых (менее 0,5 В) напряжениях на стоке полевой транзистор ведет себя как линейный резистор, сопротивление которого зависит от напряжения на затворе. Это свойство позволяет использовать полевой транзистор в различных перемножающих устройствах, в частности в фазовых ЧМ детекторах.
Принципиальная схема одного из таких устройств показана на рис. 1. ЧМ сигнал частотой 6,8 МГц подается с контура L1C1 последнего каскада усилителя ПЧ через катушку связи L2 на сток транзистора VI.
Рис. 1
Кремниевые диоды V2, V3 служат для ограничения входного сигнала. Контур L3C2, настроенный на среднюю частоту полосы пропускания тракта ПЧ, возбуждается через емкость сток-затвор транзистора, поэтому напряжение на нем оказывается сдвинутым по фазе на 90° относительно входного. Амплитуда же этого напряжения, благодаря резонансным свойствам контура и большому сопротивлению цепи затвора, может быть намного больше, чем на стоке. Разумеется, это верно лишь при малых сигналах, когда напряжение на контуре не превышает напряжения открывания затвора, составляющего примерно 0,5 В. Положительные полуволны напряжения на затворе уменьшают сопротивление канала транзистора, но на нагрузке детектора - цепи R1C3-выпрямленное напряжение отсутствует, так как входной сигнал в эти моменты проходит через нуль. При отклонении частоты сигнала в ту или другую сторону фазовый сдвиг между входным напряжением и напряжением на контуре оказывается либо меньше, либо больше 90° (в соответствии с фазо-частотной характеристикой контура). Соответственно моменты уменьшения сопротивления канала приходятся либо на положительную, либо на отрицательную полуволну входного сигнала, создавая на нагрузке детектора напряжение положительной или отрицательной полярности.
Амплитудно-частотная характеристика детектора при изменении частоты входного сигнала имеет вид S-образной кривой, характерной для частотных детекторов. Расстояние по частоте между ее "горбами" примерно равно полосе пропускания 2Df контура L3C2 и рассчитывается по формуле: 2Df=fo/Q (fo - промежуточная частота, Q - добротность контура). Поскольку этот контур практически не нагружен, его добротность близка. к конструктивной и, следовательно, может быть весьма высокой. Другими словами, получение АЧХ с большой крутизной не составляет особого труда. Если же необходимо уменьшить ее крутизну, контур L3C2 можно шунтировать резистором.
В детекторе используют такой же контур, что и в тракте ПЧ приемника. Число витков катушки связи L2 (ее наматывают поверх катушки L1) должно составлять 20...30% от числа витков катушки L1.
Схема ЧМ детектора с параллельным включением полевого транзистора показана на рис. 2. Как видно из схемы, этот детектор проще предыдущего, но его выходное напряжение немного меньше из-за резистора R1 в цепи сигнала. Такой детектор удобно использовать в приемнике с апериодическим выходным каскадом усилителя ПЧ (нагрузкой служит не контур, а резистор). Принцип работы и параметры этого устройства такие же, как и детектора по схеме на рис. 1.
Рис. 2
При использовании описанных детекторов в приемниках с низкой ПЧ междуэлектродная емкость полевого транзистора может оказаться недостаточной для возбуждения фазосдвигающего контура. В подобном случае между стоком и затвором транзистора необходимо включить дополнительный конденсатор связи. Схема ЧМ детектора приемника с ПЧ 465 кГц приведена на рис. 3. В нем применен полевой транзистор с изолированным затвором.
Рис.3
Поскольку такой транзистор открывается при напряжении на затворе порядка нескольких вольт, на его затвор с регулируемого делителя R2R3 подано напряжение начального смещения. Вывод подложки транзистора ни с чем не соединен - это улучшает симметричность АЧХ детектора. Контур ПЧ L1C3 - от транзисторного приемника "Сокол". Выходное напряжение этого детектора составляет ±0,2 В при напряжении на входе 0,3 В (эффективное значение) и девиации частоты ±10 кГц.
Налаживание детекторов сводится к настройке их контуров на промежуточную частоту. Для этого на вход устройств подают сигнал ПЧ амплитудой не более 0,1...0,3 В, а к выходу подключают вольтметр постоянного тока с пределом измерений 1 В. Изменяя индуктивность катушки контура, добиваются того, чтобы стрелка прибора установилась на нулевую отметку. При небольшой расстройке контура стрелка должна отклоняться в ту или другую сторону. Наибольшей чувствительности детектора на транзисторе с изолированным затвором (рис. 3) добиваются подбором напряжения начального смещения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бочаров Л.П. Полевые тразисторы. М., "Энергия". 1976
2. Патент Франции N 20792 от 15 июня 1965 г.
РАДИО N 6, 1978 г. c.35