¿Cómo funcionan los diodos juntos en amplificadores de comunicación?

一, el mecanismo sinérgico de los diodos en el procesamiento de señales
1. Función de limitación y sujeción
En los amplificadores de comunicación, los diodos se usan comúnmente para limitar la amplitud de la señal y evitar la distorsión de la sobrecarga. Por ejemplo, en el amplificador de frecuencia intermedio de un receptor de modulación de amplitud, se forma un circuito limitante mediante una conexión paralela inversa de dos diodos. Cuando la señal de entrada excede el voltaje de conducción hacia adelante del diodo (aproximadamente 0.7V), el diodo conduce, sujetando la amplitud de la señal dentro de un rango seguro. Este mecanismo puede proteger efectivamente los circuitos posteriores del fuerte impacto de la señal mientras se mantiene la integridad de la señal.
2. Funciones de rectificación y detección
Los diodos se usan comúnmente en amplificadores de comunicación para rectificar y detectar señales. Por ejemplo, en un voltímetro de CA en el rango de audio, la señal de CA se convierte en una señal de CC a través de un circuito rectificador de puente. Cuando la señal de entrada es positiva de medio ciclo, la corriente fluye a través del diodo D1 al medidor; En el medio ciclo negativo, la corriente fluye a través del diodo D2 al medidor. Esta estructura elimina el error no lineal del diodo y garantiza la linealidad de la medición.
3. Detección y retención de pico
En el circuito de detección de pico, los diodos y los amplificadores operativos trabajan juntos para lograr una detección y mantenimiento precisos de los picos de señal. Por ejemplo, cuando la señal de entrada es positiva, el amplificador operativo y el diodo forman un seguidor de voltaje, cargando rápidamente el condensador al pico de la señal de entrada; Cuando la señal de entrada disminuye, el diodo se apaga y el condensador mantiene su voltaje máximo. Este circuito se usa ampliamente en sistemas de control de ganancia automática (AGC), proporcionando referencia para el ajuste de ganancia posterior.
2, el mecanismo sinérgico de los diodos en la protección del circuito
1. Protección de descarga electrostática (ESD)
En la entrada de un amplificador de comunicación, un par de diodos de serie inversa a menudo se conectan en paralelo para la protección de ESD. Cuando la señal de entrada es mucho más baja que el voltaje de conducción hacia adelante del diodo, el diodo no funciona; Cuando la entrada excede el voltaje de conducción hacia adelante del diodo, el diodo conduce, incrustando la señal de entrada dentro del rango de voltaje seguro. Este mecanismo puede evitar efectivamente el daño a la etapa de entrada del amplificador causada por la descarga electrostática.
2. Protección contra sobretensión
En el extremo de la fuente de alimentación de los amplificadores de comunicación, las matrices de diodos a menudo se usan para la protección de sobretensión. Por ejemplo, al conectar múltiples diodos en serie, la corriente máxima requerida por los diodos en la matriz es limitada dentro de un rango seguro, y su caída de voltaje máximo es la suma de todas las caídas de voltaje hacia adelante. Esta estructura puede proporcionar un voltaje conocido fijo dentro de un rango limitado, protegiendo la placa de circuito de los efectos del sobretensión.
3. Flujo de continuación y absorción de energía
En los circuitos de carga inductiva, los diodos se usan comúnmente para la rueda libre y la absorción de energía. Por ejemplo, en una fuente de alimentación de conmutación, cuando el transistor de conmutación se apaga, la carga inductiva experimenta una caída repentina en la corriente y genera una fuerza electromotriz inversa. El diodo de rueda libre protege el circuito de conmutación del daño al permitir que el inductor dibuje la corriente, evitando el problema de los portadores de carga que cruzan con la carga del inductor.
3, Mecanismo de sinergia de diodo en control de ganancia dinámica
1. Aplicación del diodo PIN en AGC
Los diodos PIN tienen ventajas significativas en el control de ganancia dinámica debido a su estructura de capa intrínseca única. Su conductividad de microondas es aproximadamente proporcional a la corriente de CC, y su resistencia en serie es pequeña, lo que resulta en una baja pérdida de inserción. En los circuitos AGC, los diodos PIN a menudo se usan como resistencias variables en el circuito de acoplamiento entre etapas de los amplificadores. Cuando la señal de frecuencia alta - aumenta, la corriente de sesgo que fluye a través del diodo PIN aumenta, su resistencia equivalente disminuye y el efecto de derivación aumenta, reduciendo así la ganancia del amplificador.
2. Método de control hacia adelante y método de control hacia atrás
En los sistemas AGC, los diodos se usan comúnmente para implementar métodos de control hacia adelante e inversa. El método de control hacia adelante reduce la ganancia al cambiar la corriente del punto de funcionamiento del dispositivo para disminuir su corto factor de amplificación de corriente de circuito - de circuito. La ley de control inversa reduce la ganancia al cambiar el punto de operación del amplificador principal, reduciendo su impedancia de entrada. Ambos métodos logran un ajuste de ganancia dinámica a través del trabajo colaborativo de diodos y amplificadores.
3. Circuito de control de retraso
En los circuitos AGC retrasados, los diodos funcionan junto con detectores y amplificadores de CC para lograr un control de ganancia tardía. Por ejemplo, el voltaje de salida de detección se aplica al terminal positivo del diodo, y solo cuando el voltaje de detección excede el voltaje de referencia, el diodo conduce, lo que permite que el voltaje de control AGC actúe en el amplificador. Este mecanismo puede evitar la incompleta del sistema AGC durante pequeñas señales y mejorar la estabilidad del sistema.
4, escenarios de aplicación típicos y casos de trabajo colaborativo
1. Sistema AGC en el receptor de modulación de amplitud
En los receptores de modulación de amplitud, el sistema AGC logra un ajuste de ganancia automática a través de la operación coordinada de diodos y amplificadores. Tanto el amplificador de frecuencia alto - y el amplificador de frecuencia intermedio son amplificadores de ganancia controlables, y sus ganancias están controladas por el voltaje de control AGC. La señal de salida del amplificador de frecuencia intermedia se envía al detector de envoltura máxima del canal principal en un lado, y se aplica a otro detector de envoltura máxima en el otro lado. El voltaje de CC proporcional a la amplitud del portador se demodula y se compara con el voltaje de referencia, y luego el voltaje de control AGC se obtiene a través del amplificador de CC.
2. Frente óptico - Fin en receptores de comunicación de fibra óptica
En los receptores de comunicación de fibra óptica, los fotodiodos y los preamplificadores forman el final del frente óptico -, que convierte y amplifica las señales ópticas en señales eléctricas. Los fotodiodos convierten la luz en fotocorriente, mientras que los preamplificadores convierten la fotocorriente en voltaje y amplifican la señal. Durante este proceso, los diodos emprenden la función de conversión de fotocorriente a voltaje, trabajando junto con amplificadores para garantizar una amplificación precisa y transmisión de señales.
3. Supresión de ruido en amplificadores de antena de TV
En los amplificadores de antena de TV, los diodos y los amplificadores trabajan juntos para lograr la supresión de ruido y la mejora de la señal. Por ejemplo, al seleccionar los circuitos de entrada de ruido y los circuitos limitantes de diodo, la figura de ruido de todo el sistema receptor se puede reducir, y la señal - a - relación de ruido de las imágenes de televisión y el sonido acompañante se puede mejorar. El diodo juega un papel en la limitación de la señal y la supresión de ruido durante este proceso, asegurando el funcionamiento estable del amplificador a alta sensibilidad.
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