Фазовый детектор

April 22, 2010 by admin Комментировать »

Схему фазового детектора, показанную на рис. 7.3, нельзя отнести к схемам типа демодулятора, как две предыдущие схе­мы. Эта схема детектирует разность фаз двух сигналов, так что при наличии разности фаз могут быть приняты определенные меры по корректированию (см. разд. 4.6, 6.6, 6.7, 15.2 и 15.3). Фазовый детектор часто называют также фазовым дискрими­натором или частотным компаратором. Схема фазового детек­тора, показанная на рис. 7.3, близка к схеме дискриминатора (демодулятора) ЧМ-сигналов, изображенного на рис. 7.5, а их основные рабочие характеристики практически идентичны. Поэтому анализ схемы, данный в этом разделе, применим и к схе­ме, показанной на рис. 7.5. В демодулирующей системе (рис. 7.5) индуктивность L4 связана с Lb т. е. она не является вторичной обмоткой трансформатора L4L5, как это имеет место в схеме, изображенной на рис. 7.3.

clip_image002

Рис. 7.3. Фазовый детектор.

clip_image004

Рис. 7.4. Векторные диаграммы фазового детектора.

Подлежащий анализу сигнал прикладывается к входной обмотке li и трансформируется во вторичную обмотку, состоя­щую из L2L3. Вторичная обмотка шунтируется конденсато­ром переменной емкости Сь благодаря чему образуется парал­лельный резонансный контур, настроенный на частоту контроль­ного (опорного) сигнала, который прикладывается к первичной обмотке L5 трансформатора и наводится на L4.

Если оба сигнала имеют идентичные частоты, то при хоро­шей балансировке системы прикладываемые к диодам сигналы одинаковы. В этом случае токи диодов протекают в направле­ниях, показанных на рис. 7.3 стрелками, создавая выпрямлен­ный сигнал. Каждый диод проводит через полупериод, вследст­вие чего через диоды протекают пульсирующие токи. Однако пульсации напряжения на резисторах Ri и R2 сводятся к мини­муму благодаря фильтрующему действию конденсаторов С2 и С3, так что через Ri и R2 протекают практически постоянные токи. Вследствие использования центрального отвода в обмотке L2 — L3 и равенства резисторов R1 и R2 падения напряжений на этих выходных резисторах равны и противоположны по зна­ку; поэтому при равенстве частот сигналов выходное напряже­ние равно нулю.

Работу схемы легче всего понять из анализа фазовых соот­ношений в рассматриваемом компараторе. На векторной диаг­рамме, приведенной на рис. 7.4, а, показаны соотношения фаз напряжений при равенстве частот обоих входных сигналов, ког­да входной колебательный контур находится в состоянии резо­нанса. В этом случае действующая в контуре индуцированная э д. с. Eинд изменяется в фазе с током Iк, протекающим через элементы (активные и реактивные) контура. Такое положение обусловлено тем, что при резонансе реактивное емкостное со­противление контура равно по величине и обратно по знаку ин­дуктивному реактивному сопротивлению контура; эти сопротив­ления компенсируются, так что контур имеет лишь активное сопротивление. Поэтому между з. д. с., действующей в контуре,, и током контура нет ни опережения, ни отставания.

Напряжение опорного сигнала EL± на вторичной обмотке L4. сдвинуто по фазе на 180° относительно индуцированной э.д. с,. EИНД. Поэтому EL4 показано на рис. 7.4, а в виде вектора, на­правленного противоложно вектору Еинл.

Поскольку катушка L4 связана с входом и выходом систе­мы, каждый диод подвержен воздействию двух сигналов: опор­ного и входного. Однако общее напряжение на каждом диоде является не арифметической, а векторной суммой напряжений сигналов. Это объясняется тем, что падение напряжения EL на нижней половине вторичной обмотки, отсчитываемое от сред­ней точки этой обмотки, опережает на 90° ток 1К, протекающий через эту часть обмотки, по этой же причине падение напряже­ния EL2 на верхней половине вторичной обмотки, также отсчи­тываемое от средней точки этой обмотки, должно отставать от вектора Iк на 90°; таким образом, при резонансе напряжение ?дэ на диоде Д1 равно векторной сумме EL4 и EL2, а напряжение Eд2 на диоде Д2 равно векторной сумме EL4 и EL3, Напряже­ния Eдх и Eд2 показаны на рис. 7.4, а в виде диагоналей па­раллелограммов.

Если входной сигнал на L1 отличается от опорного сигнала на L5, то фазовые соотношения сигналов в рассматриваемом компараторе изменяются, в результате чего один из диодов про­водит лучше другого. Поэтому падение напряжения на одном из выходных резисторов становится больше падения напряже­ния на другом резисторе и их суммарное падение напряжение перестает быть равным нулю, причем его величина и полярность зависят от разности этих падений напряжений.

При изменении частоты входного сигнала колебательный контур (L2 — L3)C1 выходит из резонанса и ток Iк во вторичноГс обмотке не изменяется в фазе с э.д. с. EHHR. Это объясняется тем, что колебательный контур на частоте выше или ниже резо­нанса имеет индуктивное или емкостное сопротивление. Если ток отстает от э.д.с. EИНД, то векторная диаграмма принимает вид, показанный на рис. 7.4,6. Но между Iк и EL2 или EL3 со­храняется разность фаз, равная 90°. В результате этого напря­жение на диоде Д1 увеличивается, а на диоде Д2 уменьшается, В этом случае диоды проводят неодинаково, и на выходе ком-ларатора появляется напряжение.

Изменение частоты входного сигнала в другом направлении приводит к увеличению ?д2 и уменьшению ?дх. Появляется выходное напряжение, полярность которого противоположна полярности напряжения, образующегося в предыдущем случае.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты