Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Фазовым детектором называется устройство, напряжение на выходе которого зависит от разности фаз двух сравниваемых напряжений одной частоты.
Схема однополупериодного фазового детектора приведена на рисунке 6.16а.
а б в
г д е
а – схема; б – схема замещения; в – Dj = 0; г – Dj = 1800; д – Dj = 900; е – передаточная характеристика детектора
Рисунок 6.16 – Однополупериодный фазовый детектор
Для работы фазового детектора необходимо дополнительное (опорное) напряжение, относительно фазы которого будет определяться отклонением фазы сигнала. Работа детектора. При входном напряжении (Uс = 0) и положительной волне синусоиды (U0) диоды VD1 и VD2 открыты; токи через R1 и R2 протекают в противоположном направлении и выходное напряжение, равное их сумме, равно нулю (рисунок 6.16б). При входном напряжении, совпадающем по фазе с опорным (рисунок 6.16в), в верхнем плече (через VD1 будет протекать ток, обусловленный суммой двух напряжений (Uо + Uс), а в нижнем – их разницей (Uо – Uс), и выходное напряжение будет равно:
. (6.24)
При R1 = R2; Uвых = 2Uс. (6.25)
При отрицательной полуволне опорного напряжения VD1 и VD2 закрыты и выходное напряжение равно нулю. Если входное напряжение и опорное находятся в противофазе (рисунок 6.16г) (полярность напряжений на рисунке 6.16б. указана в скобках), то рассуждая аналогично, для выходного напряжения можно получить соотношение
. (6.26)
Если фазовый сдвиг равен 900 (рисунок 6.16д), то среднее значение выходного напряжения равно нулю, так как в диапазоне углов от 00 до 900 опорного напряжения оно находится в противофазе с входным и выходное напряжение отрицательно, а в диапазоне углов от 900 до 1800 – в фазе и входное напряжение положительно. В общем виде выражение для выходного напряжения при равенстве амплитуд опорного и сигнального имеет вид
. (6.27)
Если Uо > Umc, то (6.17) приобретает вид
Uвых » 2Uс cos j. (6.28)
Передаточная характеристика детектора приведена на рисунке 6.16е.
На рисунке 6.17 приведена схема двухполупериодного (кольцевого) фазового детектора.
Кольцевой фазовый детектор применяется в том случае, когда необходимо уменьшить пульсации выходного напряжения. Работа детектора состоит в следующем. При входном напряжении, равном нулю, и положительной полуволне опорного напряжения открыты диоды VD1 и VD3 (рисунок 6.17а – полярность напряжений без скобок и рисунок 6.17в), а VD2 и VD4 закрыты. Результирующий ток через Rн будет равен (рису-
нок 6.17б). При отрицательной полуволне U0 диоды VD1 и VD3 закрыты, а VD2 и VD4 – открыты, результирующий ток через Rн также равен нулю.
Когда Uс ¹ 0 и находится в фазе с опорным, для контура абвг по закону Кирхгофа можно записать:
U0 + Uс = iнRн + R(i0 + iн), (6.29)
а для контура абвгдеа:
2U0 = i02R + iнR. (6.30)
а б
в г
а – принципиальная схема; б – эквивалентная схема для одного полупериода; в – схема для положительной полуволны Uo; г – схема для отрицательной полуволны Uo
Рисунок 6.17 – Кольцевой фазовый детектор
Из (6.19) и (6.20) при условии U0 > Uс для тока нагрузки получим соотношение
Iн = 2Uс/(2Rн + R). (6.31)
Остальные варианты фазовых соотношений для обоих полупериодов U0 анализируются аналогично предыдущему.
В качестве коммутирующих элементов в детекторах взамен диодов могут быть использованы полевые и биполярные транзисторы.
В качестве фазового детектора может быть использован дифференциальный усилительный каскад (рисунок 3.30) при малых входных напряжениях.
Uс < Uт , (6.32)
где Uт = 25 . 10-3В – тепловой потенциал транзистора.
При этом изменение коллекторного тока одного из транзисторов описывается соотношением
Diк = (I0/4)(Uс/Uт), (6.33)
где I0 – величина тока источника тока в эмиттерной цепи транзисторов.
Если Uс =Umc cos(wt + j), а I0 = I0 = +Imо cos wt, т.е. входной сигнал подан на один из входов усилителя (второй вход заземлен), а опорное напряжение подано на базу транзистора генератора тока, но
Diк=1/4Uт(I0+Imocoswt) . Umccos(wt+j)=
=1/4Uт(I0+Imocoswt)Unc(coswtcosj-sinwtsinj), (6.34)
откуда приращение постоянной составляющей коллекторного тока равно:
Diк = 1/8UтImoUmccosj. (6.35)
Выходное напряжение для дифференциального каскада пропорционально разности приращений токов коллектора, т.е.
Uвых ~ iк1 - Diк2 = 1/4UтImoUmccosj. (6.36)
Для устранения высокочастотных составляющих на выходе необходимо поставить фильтр нижних частот.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 1037 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!