Гусев - Электроника (944138), страница 98
Текст из файла (страница 98)
При больших значениях напряжений ~/, и Г„„применяют ключи на диодах (рис. 6.58, в). В таком кольцевом детекторе сопротивление диодов зависит от значений н полярности напряжений ~/„ 1/,„, а средний ток в диагонали пропорционален произведению значений напряжений и их фазовому сдвигу. Эффективные фазовые детекторы выполняют на основе схем вы б о рк и —. х р а не ни я. В них моменты выборки определяются напряжением Г,„, из которого формируются короткие управляющие импульсы. В синхронных детекторах частоты напряжений 1/,. и 62,„могут различаться между собой. Так, если входной и опорный сигналы равны гг,.сови12 и 1/.,сох(О222+1р) и частоты щ1 и с)2 близки между собой, то при нх перемножении получим 485 гхз„зияя зоз гота д) а7 Рис. 6 59.
Частотная характеристика синхронного детектора (и) и использование его для дет ек ~ ирования си~ нилов (6 Х ! Гсх: ь- ~рта ят х . Р фиыв взх с7в„„= КС7. (/еп (Кз сов (озз — ать ) 7 сов тР+ Кз сов ((изз + аз,) Г+ <Р~), (6.185) где К, К,, К, — коэффициенты пропорциональности. Из (6.!85) видно, что постоянная составляющая в составе Г, „, пропорциональная соя гр, (У, и 17,„, появляется только в том слУчае, если 67з =озз. Это позволЯет использовать синхронный детектор в качестве узкополосного высокодобротного фильтра, который позволяет выделить из состава сложного входного сигнала составляющую, имеющую частоту озз. Однако зависимость результатов такой фильтрации от значения напряжения (7, заставляет отдавать предпочтение ключевым синхронным детектором. При этом из-за сложного спектрального состава напряжения (/, постоянную составляющую будут давать все гармоники сигнала (7„нечетные частоте озз(Зозз, 5ат„7оз ) (рис.
6.59). Ширина полосы пропускания определяется верхней частотой полосы пропускания 7, фильтра низких частот, подключенного к выходу синхронного детектора. С его помощью выделяется постоянная составлгцощая. Поэтому реальный синхронный фильтр выделяет не отдельные частоты, а полосы частот, ширина которых на уровне 0,7 равна 27',. Чем меныпе 7'„, тем уже полоса пропускания и меньше быстродействие фильтра. Если сигнал (I, модулирован частотой й, то 7,' следует выбирать из условия й(7„. Синхронные фильтры широко используют для преобразования сигналов, имеющих в своем составе импульсные помехи. Для этого входной сигнал преобразуют в прямоугольное напряжение с помощью усилителя-ограничителя ! и подают его на вход детектора вместо напряжения с/,„(рис.
6.59, 6). Такой детектор преобразует только частоту входного сигнала и его нечетные гармоники. В результате помехи и шумы, имеющие другие частоты, не оказывают влияния на выходной сигнал. С помощью синхронных детекторов часто удается получить более высокую добротность, чем при применении обычных 486 г ггс .Г л )- и) Рис. 6.60 Структурная схелха преобразоаателя частота-- напряжение (а) и амполнение ПЧН на микросхеме КР! !ОВПП! (б) фильтров. Так, например, с помощью их можно фильтровать сигналы, имеющие граничную частоту 1 МГц с шириной полосы 2~'=1 Гц. Это соответствует добротности Д 10', Часгтгатные детекторы осуществляют преобразование частотно-модулированных электрических сигналов в сигналы с другими электрическими параметрами.
Чаще всего частота преобразуется в напряжение. Такие детекторы называют преобразователями частота — напряжение (ПЧН). Прецизионные ПЧН обычно имеют структуру рис. 6.60, а. Работа их заключается в том, что электронный ключ подключает конденсатор С' к источнику постоянного тока ! с чыстотой преобразуемого сигнала Т, причем длительность подключения г„строго определенная и во много раз меньше длительности периоды входного сигнала при наиболыпей его частоте. В промежутках между подключениями источника тока конденсатор разряжается через резистор Я, что исключает процесс непрерывного нарастания выходного напряжения.
В установившемся режиме приратцения зарядов на конденсыторе за время его разрядки и зарядки равны между собой, ч'го позволяет записыть уравнение баланса ЛД,=Щ =Цг„=СУенх(1 — е'т ""), (6.186) где Т=1((! т=АС. П)эи выполнении условия (Т вЂ” г„)«т членом, содержащим ег "', можно пренебречь ввиду его малости и (6.186) записать в виде (6.! 87) Из (6.187) следует, что крутизна преобразования зависит от емкости запоминаюшего конденсатора С тока У и длительности включения электронного ключа.
Погрешности 487 ср=агс!8Д~ — —, !=агс!8 —.. зау !~У, У 7! лу'„' !6.188) где Д добротность контура; )а — резонансная частота; 7.— мгновенная частота; 7ъ7 — полоса пропускания ЛС-контура, определенная на уровне 0,7; Лà †девиац частоты, Ь)=~ — ~„. Если на один вход перемножителя напряжений подать входной сигнал Й),(ы, Й), а на другой подать тот же сигнал через резонансный 7.С-контур, то фазовый сдвиг напряжений на входах перемножителя будет зависеть от частоты.
Выходное напряжение перемножителя, на входе которого включен фильтр низких частот, определяется из уравнения (6,183): б',„„= Кз 17с С„„сов д. Подставив (6.188) в (6.! 83) и произведя преобразования с учетом того. что Л1'<Л~', получим ь', „=к и,и„„~~. Если АГ меняется с частотой Й, 2з7'=Ь7, соаПб то !/„,„=К, 17, С„„- "-'сов йп М., !6.190) а! Таким образом, аналоговый перемножитель, у которого фаза напряжения на одном из входов зависит от частоты, работает как частотный де гектор. В принципе можно применять и любые другие фазосдвигающие устройства.
Однако в диапазоне высоких частот они дают меньшую стабильность фазового сдвига по сравнению с резонансными 7С-контурами. Эта идея использована в частотных детекторах, выполненных на микросхеме 174УРЗ. Ее структурная схема приведена преобразования зависят от стабильности этих параметров. Для получения повышенной точности входной сигнал Ь', обычно преобразуют в прямоугольные импульсы с помощью компаратора напряжений 1 !усилителя-ограничителя с болыпим коэффициентом усиления). Из них в блоке 2 формирования калиброванных по длительности импульсов получают сигналы, управляющие электронным ключом. В качестве блока 2 обычно применяют прецизионные одновибраторы.
Данная структура использована в микросхеме 1!08ПП1 при включении ее в схему ПЧН рис. 6.60, б. Конденсатор С и разрядный резистор Я в ней навесные. Длительность 1„задается с помощью конденсатора Сгг При С=20 пФ, С„=3600 пФ, Я=34 кОм крутизна преобразования в диапазоне 0 — -!О кГц равна 1 В)кГц. ПЧН можно использовать до частоты 500 кГц.
На высоких частотах более нескольких сотен кГц частотные детекторы обычно выполняют с использованием резонансных х,С-контуров. Фазовая характеристика параллельного ьС-контура вблизи резонанса описывается уравнением б) а) Рис. 6.61. Структуриак схема микросхемы 174УРЗ 1и), ее включение кассетным детектором (6) на рис. 6.61, а, а включение показано на рис.
6.61, б. Фазосдвигающий 7,С-контур подбирают исходя из требуемой резонансной частоты. Конденсатор С выполняет роль фильтра низких частот. Наличие в микросхеме внутреннего усилителя- ограничителя позволяет устранить погрешности, связанньее с нестабильностью уровней сигнала. Микросхема работает до частот в несколько десятков МГц (7 „„=40 МГц). ГЛАВА 7 ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Е 7.1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ пРОцессАх и устройстВАх И м п у л ь с н ы м и называются устройства, предназначенные дпя генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов (импульсов), Э л е к т р и ч е с к и м импульсом называют напряжение илн ток, отличающиеся от нуля или постоянного значения только в течение короткого промежутка времени, который меньше или сравним с длительностью установления процессов в электрической системе, в которой они действуют. В случае следующих друг за другом импульсов обычно предполагается, что интервал между ними существенно превышает длительность процессов установления.
В противном случае этот сигнал называют несинусоидальным напряжением или током. Такое определение не отличается строгостью, ибо переходные процессы протекают, как известно, бесконечно а) Рис. 7.1. Видсоимпульс 1л) и радиоимпульс 1о) долго.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
