Быстродействующий импульсный модулятор сохраняет огибающую сигнала

Модулированный сигнал содержит составляющую переменного тока, которая необходима для его передачи через трансформатор.

Схема, приведенная на рис.1, позволяет преобразовать случайное, достаточно медленное изменение напряжения сигнала в новый сигнал, в котором мгновенное значение напряжения исходного сигнала заменяется на такое же, но постоянно меняющее знак с положительного на отрицательный. Новый сигнал сохраняет информацию об исходном сигнале, а его среднее значение приблизительно равно нулю. Такая ситуация сохраняется для любого исходного сигнала, даже для постоянного напряжения. Близкая к нулевой составляющая постоянного тока данной схемы, в сочетании с переносом частотного диапазона сигнала вверх, позволяет модулированному сигналу легко проходить через трансформатор (рис.2).

В схеме используется всего полторы микросхемы выпускаемые компанией Analog Devices. IC₁ - это строенный видео усилитель ADA4856-3 с коэффициентом усиления 2. Усилитель A₁ работает как повторитель напряжения, что обеспечивает максимально гладкую и плоскую частотную характеристику. Усилитель A₂ служит инвертором, имея коэффициент усиления минус один, и A₃ - преобразователь полного сопротивления с коэффициентом усиления по напряжению равным единице.

IC₂, ADG772, это быстродействующий мультиплексор 2-на-1, по очереди подключает выходы усилителей A₁ и A₂ ко входу A₃. Вы должны установить скважность управляющего логического сигнала, IN₂, близкой к 0.5 для обеспечения «нулевого» среднего значения выходного напряжения, даже при отличном от нуля входном напряжении. При глубине модуляции, или частоте управляющего логического сигнала равной приблизительно 6 МГц, постоянная составляющая выходного напряжения незначительно меняется под влиянием низкочастотного напряжения смещения всей схемы, составляя менее 4 мВ.

Проведенные эксперименты подтвердили получение этой величины при значении входного напряжения равном 0 В и равном прецизионному опорному напряжению 0.8188 В. На частоте модуляции 60 МГц, постоянная составляющая выходного напряжения для входного напряжения 0 В осталась равной приблизительно 4 мВ, и возросла приблизительно до 175 мВ для входного напряжения 0.8188 В. Это так же является прекрасным результатом, так как ADG772 является мультиплексором/переключателем типа ВВМ (размыкающим перед замыканием). Во время временного интервала t_BBM, его типовая длительность составляет 5 нс, оба ключа S_2A и S_2B временно размыкаются.

Таким образом, соответствующий ключ находится во включенном состоянии в течении каждого полупериода 60 МГц управляющего сигнала, длительностью приблизительно 8.2 нс, что оставляет собственно для включенного состояния ключа время равное всего 3.2 нс. Допустимая разница во времени срабатывания ключей S_2A и S_2B составляющая 320 пс может вызвать изменение постоянной составляющей сигнала на 81.88 мВ. Соответствующая постоянная составляющая выходного напряжения для входного напряжения 0 В и входного напряжения 0.8188 В различается приблизительно на 175 мВ и возникает в результате разницы во времени включенного состояния ключей S_1A и S_1B. Вы можете оценить эту разницу с помощью следующего выражения:

Таким образом, для этого приложения подошел бы аналоговый мультиплексор, имеющий быстродействие и полосу пропускания как и у ADG772, но имеющий тип MBB (замыкающий перед размыканием). При частоте переключения 60 МГц, каналы такого мультиплексора будут во включенном состоянии в три раза дольше, и разница во времени включения каналов А и В будет менее значимой. Для предотвращения перегрузки коротким замыканием усилителей A₁ и A₂, вы можете установить на выходах усилителей A₁ и A₂ SMD резисторы номиналом 20 Ом при использовании мультиплексора MBB типа.