Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В простейшем случае (схема на рис. 123) и качестве переменного сопротивления можно применить контакт К, включенный последовательно с нагрузкой Я„ и управляемый генератором опорного напряжения (на схеме не показан) сипхрогню с частотой входного сигнала и,. Следовательно, действие ключа состоит в том, что он попеременно то замыкает цепь иа время, равное половине периода сигнала переменного тока, то размыкает цепь на такое же время. Таким образом, проводимость цепи д равна либо нулю, либо 1®„в зависимости от того, разомкнут или замкнут ключ.
Времепиые графики, приведенные на рис. 123, позволяют понять принцип действия. На первом графике (кривая 1) представлены положения контакта У( и проводимость цепи д: первую половину периода контакт замкнут (проводимость цепи д == 1/К„), вторую— разомкнут (проводимость цепи д == О). Кривые 2, 4, 6 показывают форму сигнала и„вырабатываемого приемником излучения при различных (1, 11, 111) положениях изображения цели на ленте анализатора (и„, и,п, и„п). Кривые 8, 5, 7 показывают, как изменяется выходное напряжение фазового детектора и„„„ при отсутствии в схеме фильтра яс (сплошная кривая) и при наличии фильтра (штриховая линия) для тех же трех положений изображения цели — и,„„,, и„„,.п, и,„„.,п.
Из графиков с очевидностью следует, что выходной сигнал фазового детектора представляет собой постоянное или пульсирующее напряжение, величина котоРого (среднее значение) зависит от соотношения между фазами ~~~диого сигнала и опорного напряжения. Величину напряжения на выходе фазового детектора можно найти следующим образом. Обозначим проводимость цепи с ключом К в схеме, представленной па рис. 123, через д и примем для простоты, что она изменяется по синусоидальному закону с частотой ь„, тогда К = до (1 + $1п и~1). 145 Если на входе схемы действует напряжение и, == и, з1п (ь„1 + ~р), то ток в цепи равен ь =- и,1т = и,д, Ь(п (ь,1+ ср) + з1п (ь,1+ ср) Х Х яп ь,11 = и„,д, Ып (ь,1 + ср) — 0,5 соз (2ь„1 + тр) -~- + 0,5 соз тр1.
В полученном выражении первое слагаемое представляет собой исходное модулированное колебание с частотой ь„второе— ыьыь1 Мыхд Рис. 123. Принципиальная схема и временные графики раооты фааовото детектора: 1 — 7 — коыерв кривых имеет вдвое большую частоту, а третье — есть сигнал постоянного тока, величина которого зависит от разности фаз между входным напряжением и изменением проводимости цепи. 146 Если к выходным зажимам рассматриваемой схемы подключил, простейший РС-фильтр, то при ь,,КС ~~ 1 высокочастот„...ми составляющими выходного сигнала можно пренебречь. Тнаким образом, выходное напряжение оказывается пропорциональным соя гр и„„= И„= О,биодой„соз ср = и, „, соз ср, причем отно|пение иаых /и<~ обычно называют коэффициентом передачи детектора, следовательно, и, „.=-- Й„и,соз гр, где Й„==- и...
/и, Гсли частота входного напряжения н отличается от частоты изменения проводимости цепи в„, то через КС-фильтр проходят только составляющие разностной частоты Лк = ь — со, и коэффициент передачи оказывается зависящим от величины расстройки Ьсо и постоянной времени фильтра т = ЯС, так что Это выражение совпадает с выражением для обычной резонансной кривой, в которой роль затухания играет величина 1Ж.
Следовательно, чем больше постоянная времени фильтра, тем острее «резонансная кривая» детектора. Так как максимум коэффициента передачи достигается, когда Лсо = О, т. е. при синхронном режиме, фазовый детектор называют также синхронным. При построении практических схем фазовых детекторов приходится решать ряд задач, связанных с симметрией и стабильностью отдельных ветвей и элементов схемы, так как обычно необходимо обеспечивать выполнение следующих основных условий: выходное напряжение фазового детектора должно быть минимальным при отсутствии сигнала на входе, т. е. опорное напряжение не должно проходить через схему детектора; зависимость выходного напряжения детектора от фазы входного сигнала не должна изменяться при замене элементов схемы, изменении питающих напряжений и внешних условий (температура, давление и т.
д.); коэффициент передачи фазового детектора должен быть максимальным; нормальная работа фазового детектора должна обеспечиваться иРи небольших величинах опорного напряжения. Указанные условия в значительной мере удовлетворяются "Ри использовании некоторых из приводимых далее схем фазовых детекторов. 1. Схема балансного фазового детектора (рис. 124) состоит из двух встречно включенных обычных амплитудных детекторов, вентили которых управляются опорным напряжением через Раисформатор Тр2. Постоянная составляющая напряжении на выходе фазового детектора при синусоидальпой форме входного сигнала в этом случае примерно равна и, = 2 (2~л) ис сов гр =- 1,3и, сов «р, где ис — амплитуда напряжения сигнала на вторичной обмотке трансформатора; гв -- разность фаз входного сигнала и опорного напряжения. Приведенная формула справедлива при условии нс Ф.
Кки где п,в — амплитуда опорного напряжения иа вторичной обмотке трансформатора Тр2. Схема должна быть тщательно отбалансирована, в детекторах желателыю использовать полупроводниковые диоды, имеющие малое прямое и большое обратное сопротивления. При использовании радиоламп необходимо выбирать диоды с прямым сопротивлением не более 100 — 200 Ом (6Х2П). Рис. !24. Схема оалавсового фазового Рис. 125. Схема фазового детситора с детек го1) а весиммегви~ппям входом 2. Схема грозового детектора с несммметричнил входом (рис. 125) в ламповом варианте включает в себя пентод в качестве катодной нагрузки двух триодов. Триоды играют роль ключей, так как благодаря большой амплитуде опорного напряжения, поступающего через ограничивающие сопротивления яа на их сетки, лампы практически мгновенно и поочередно открываются и запираются Пентод играет роль большого сопротивления, по сравнению с которым величина сопротивления открытого триода мала, и, следовательно, наличие разброса параметров триодов пе нарушает симметрии схемы.
Входной сигнал подается на сетку пентода, усиливается им и через открытый в данный момент триод поступает на его анодную нагрузку. Разность напряжений, снимаемых с анодных нагрузок двух триодов, является выходным сигналом детектора. 148 Схема с пентодом и несимметричным входом может обеспечить ,тп!!( ительно высокую тОчность измерения фазы ( 0,5'), по громоздка и нуждается в сложных источниках питания. д.
Кольцевой фазовый детеюпор (рис. 126) получил широкое распространение благодаря простоте, хорошей стабильности, ысокому коэффициенту передачи и возможности заземления лкхзой точки во входных и выходных цепях. Схема работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала опорное напряжение в течение одного полупериода создает ток в цепи 6 — -1 — 4 — д — 6, в течение другого полуперпода в цепи 6- 3 — 2 — 1 — боба эти тока (токи коммутации) замыкаются внутри кольца и не Г /Я попадают в нагрузочное г' о'! сопротивление„т. е. ток 6~Ф"' ВР через сопротивление К и „ и выходное напряжение и.„„'Я ис + в ир равны нулю.
и!' в~ При наличии входного в5 Г 6 сигнала в течение одного 7 ф полупериода, для которого па схеме условно обозначены полярности мгновен- ТрР— ных значений приложен- и,!„ ! ных напряжений, ток коммутации замыкается через Рве. 126. Кольцевой фазовый детектоР нижнюю половину кольца по цепи 6 — -1 — 4 — 3 — 5. Ток, обусловленный входным сигналом (ток сигнала), проходит по цепи 8 — 10 — 11 — 12 — 6 — 1 — 4-:7 и создает на сопротивлении нагрузки падение напряжения и„„,к, пропорциональное входному напряжению ие При этом рабочей частью вторичной обмотки трансформатора Тр1 является ее нижняя половина.
Верхняя половина в рассматриваемый полупериод пе работает, так как первый возможный путь токопрохождения через нагрузку (9 — -2 —— 8--6 — 12 — 11 — 10 — 8) заперт вентилем В, а второй (9 — -2- — 1— 6-- 12 — 11 — 10 — 8) — встречно включенным напряжением п„„ которое больше и,. Во второй полупериод переменного напряжения полярности, обозначенные на схеме, изменяются на обратные, рабочей частью вторичной обмотки трансформатора Тр1 становится ее верхняя половина, а направление тока через на'Рузку не изменяется.
Направление тока через сопротивление нагрузки изменится только при изменении фазы напряжения сгп нала на 180'. Если амплитудное значение синусоидального напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора равно и„а постоян"аи составляющая выходного напряжения — и, „„то можно найти и„„, =А„(2/и) и,соя ц, где «р — сдвиг фаз между напряжением сигнала и опорным напря.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
