Гусев - Электроника (944138), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Вследствие этого ОУ не попадает в ограничение, что повышает его быстродействие. В схеме также предусмотрена цепь, позволяющая разрядить конденсатор С и тем самым «стереть» запомненную информацию, Это ключ на МОП- транзисторе )гТ3. При подаче на его затвор управляющего напряжения )г„транзистор открывается. Конденсатор С быстро разряжается до нуля через малое сопротивление канала.
С использованием этих принципов выполняются пиковые детекторы импульсных вольтметров и узлы электронных схем. в которых используется информация об экстремальных значений сигнала. Детекторы действукзи1его или эффекнтвного значений преобразуют входной сигнал в выходное напряжение, определяемое уравнением Рис. б.55. Структурная схема детектора действуюнгего значения низких частот 5, В устройстве 6 из сигнала извлекается квадратный корень. В результате этих операций выходное напряжение определяется уравнением 16.181).
Схемотехническое выполнение всех функциональных узлов рассмотрено ранее и не требует специальных пояснений. Из-за большого их количества трудно получить высокую точность детектирования. Поэтому погрешность квадратичных дегекгоров обычно равна десятым долям — нескольким процентам. Фаэовые детекторы обеспечивают получение выходного напряжения, пропорциональное фазовому сдвигу между двумя сигналами, имеющими одну частоту.
Их часто называют фазочувствительными выпрямителями или синх р о н н ы м и де тек т о р а м и. Под синхронным детектированием понимают преобразовательные цепи, в которых коммутация элемента, меняющего коэффициент передачи устройства, осуществляется синхронно с одним из входных сигналов, частота которого может отличаться от частоты второго входного сигнала. Поэтому рг)аэовые детекторы представляют собой чаенгный случай еинкраннык детекторов.
Применяются линейные и ключевые фазовые детекторы. Линейные фазовые детекторы выполняются на основе пере- множителей аналоговых сигналов. В них на один из входов, например вход Х, подается напряжение ~г,=1г'.„соаогг, а на другой 1У) --напряжение б'„=Сг,соа(сог+ср). В результате перемножения выходной сигнал равен 1г,„„= К13„„сон огггl, сон 1сог+ ср) = гб 182) = Кбг.„У, [Кг соа 12нзг+ ср)+ К, сон гр|, где К, К,, К, — — масштабные коэффициенты. Если к выходу перемножителя подключить фильтр низких частот, который не пропускает высокочастотную составляющую, имеющую частоту 2ы, то выходное напряжение фильтра будет равно 1б.183) 1г',„,е — — К 1/„1/ясон гр, где К, - масштабный коэффициент.
ага Рис. 6.56. Фазовый дезекзор иа микросхеме 525ПС2 (и) и его характеристика при П,„=сопи и Ь', =-сопх) !б) Таким образом, перемножитель сигззалов, к входу которого подключен фильтр низких частот, не пропускающий переменной составляющей, обеспечивает получение постоянного напряжения, пропорционального фазовому сдвигу между напряжениями Г,„и 1/с. При создании фазовых детекторов могут быть использованы микросхемы 140МА1, 525ПС1, 525ПС2 и др., причем тип микросхемы выбирается исходя из частотного диапазона ее работы.
С целью уменьшения количества дополнительных навесных компоненз.ов целесообразно применять перемножители новых разработок, имеющие встроенный ОУ и малые смещения нулевых сигналов, например типа 525ПС2 (рис. 6.56, и). В этом перемножителе приходится устанавливать только навесные резисторы, компенсирующие смещение нуля выходного напряжения, и постоянные резисторы Яз, )хз, обеспечивающие получение нужных входных токов у дифференциального каскада !см.
1) 6.8). Перемножаемые напряжения Е/„„и 1l, подключаются через конденсаторы, устраняющие влияние постоянных составляющих входного сигнала. Фильтр низких частот второго порядка выполнен на резисторе )!з и конденсаторе С,, а также на ОУ 2)А). Характеристика преобразования при постоянных амплитудах входных напряжений показана на рис. 6.56, гз. Дрейфы нуля перемножителя и фильтра низких частот приводят к появлению соответствующих погрешностей преобразования. Поэтому их следует стремиться свести к минимуму.
Для уменыления погрешност ей сигналы !l,„и гзе можно преобразовать в прямоугольные импульсы за счет их усиления и оз'раничения. Их значения берут такими, чтобы перемножизель под их воздсйствием насыщался. Эзо легко сделагь при использовании микросхем типа ! 40МА!. Тогда на выходе перемножителя будут прямоугольные импульсы положительной и отрицагельной полярности. Их величина не зависит оз 4Х2 (/г (/((аи ()згх и (гоп ьдых Рис. 6.57. Фазовый ключевой детектор (а) и диаграммы входного (о) и выходного (е, г) напряжений при фазовых сдвигах аз=0'", яз=90' напряжений с/,„и (/„а полярность и длительность определяются этими сигналами. Постоянная составляющая, выделяемая фильтром низких частот, пропорциональна сдвигу фаз гр.
Ключевые г/5азочувствительньге детекторы представляют собой электронные ключи, управляемые одним из входных сигналов. Принцип их работы поясняется рнс. 6.57. Так, если имеется ключ (рис. 6.57, а), управляемый напряжением г/.в, то среднее напряжение на выходе зависит от значения сигнала (/, и его фазового сдвига относительно напряжения (/„и. Так, если напряжение изменяется по синусоидальному закону (рис.
6.57, б), фазовый сдвиг между г/, и Г.„равен нулю (гр = О) н ключ включается при положительной полярности напряжения (/,„, то выходной сигнал имеет вид рис. 6.57, в. к~з Его среднее значение (/„„= — ~ (/,„япаз(Ж. При 90-градусном "." т ~ о сдвиге фаз напряжений (/, и П,„выходной сигнал имеет форму, показаннукз на рис. 6.57, г. Его среднее значение зтза (/,„„= — ~ (/„япоз/г)(=-О.
В общем случае выходное напряжет)а ние ключевого фазового фильтра можно найти из уравнения т,з 1 Ь (/,„„= — и„(()г)/, (6.1о4) т где (, =гр —, 2п 483 Таким образом, выходное напряжение ключевого фазового фильтра зависит только от фазового сдвига напряжений ср и величины сигнала с)„причем, так же как и в случае линейного фазового фильтра, оно выделяется с помощью фильтра низких частот. Если установить второй ключ„управляемый напряжением ~l,„, но открывающийся при другой полярности, и его выходное напряжение после инвертирования просуммировать с уже имеющимся, то получится «двухполупериодный» фазовый детектор.
Он будет иметь в два раза большую частоту пульсаций, что позволяет уменьшить постоянные времени фильтра низких частот и увеличить быстродействие, а также в два раза повысить выходной сигнал. При практическом выполнении фазовых детекторов используются ключи, выполненные на основе диодов, полевых и биполярных транзисторов, а также микросхемы аналоговых ключей, например серий 590, 564, 561, 176.
На рис. 6.58, а, 6, в показаны некоторые из возможных схем фазовых детекторов. В схеме 6.58, и ключи выполнены на биполярных транзисторах УТ!, 'рРТ2, имеющих электропровод- ность противоположного типа. Они открыты при Г,„разного знака. Поэтому при одном полупериоце ~/,„ток протекает через транзистор и'Т), при другом — через транзистор )РТ2. ирыьп аь тр р)рл а) б) Рис. б.б8, Фазояувствитсльиыс выпрямители с «лючаыи: р — яр бр о. р .
р р и ррвввюрраь лвояр» 484 Так как резис~оры Я,, с которых снимается выходной сигнал, равны между собой, то коэффициенты передачи в каждый полупериод воздействия напряжения Г„, одинаковы и равны К= — Я2,1Я1, Выходной сигнал может быть снят с одного из резисторов Я, («однополупериодноегг преобразование) или с обоих резисторов («да ух пол упери одное» преобразование). Фильтр низких частот выполнен на резисторах Я и конденсаторе С.
Транзисторы )~Т1, УТ2 управляются токами, задаваемыми резисторами Я . Значения их берутся такими, чтобы обеспечивался режим насыщения. Вследствие малого сопротивления ОУ ток управления транзисторами практически не влияет на выходной сигнал и не вносит погрешностей. Для улучшения харак~ерис~ик фазового фильтра следует брать ОУ с высокой скоростью нарастания выходного напряжения, использовать высокочастотные транзисторы и сигнал 1/,„ преобразовывать в напряжение прямоугольной формы. Погрешность подобного фазового детектора в диапазоне средних частот 0,05 — 0,1%. В фазочувствительном выпрямителе ~рис.
6.58, б) ключи выполнены на полевых транзисторах. Диоды в цепях их затворов предохраняют транзисторы )гТ1. МТ2 от гальванического соединения с источником управляющего напряжения 1/„„при отпирающих полярностях его напряжения. При одной полярности 1/„, открыт ключ Р'Т! и коэффициент передачи ОУ К„=.
' ', а при другой открыт ключ МТ2 Ягч Яг Яг4 Дгч Я1 и коэффициент передачи меняет знак: К„= — Я,ЯЯ1+Яз). Резисторы выбирают так„чтобы ~К„1(=)К„2!. Фильтр низкйх частот выполняют на резисторе Я, и конденсаторе С. В данной схеме несколько уменьшено влияние импульсов, которые сопровождают процесс переключения полевых транзисторов. Они возникают за счет емкости С„. и передают перепад У,„на вход ОУ. Так как близкие по значению импульсы подаются на разные входы, то суммарная помеха равна их разности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
