Расчет фазового детектора

На входе такого АД действует суммарное напряжение:

u∑ = uвх + u0 =UBX cos (ω0t + ψ) + U0cos ω0t. (5);

Эти два колебания имеют одинаковую частоту, но разные фазы. В результате векторного сложения двух напряжений получают напряжение той же частоты, но другой фазы. Амплитуда суммарного колебания:

Рис.13

2.4 Коммутаторный фазовый детектор

Такой фазовый детектор выполнен в виде балансного перемножающего устройства с дифференциальным входом. Входной сигнал U1 подается на базу транзистора Т1, сигнал управляющего напряжения U2 подается непосредственно на затвор полевого транзистора Т3. Последний работает как управляемый напряжением аттенюатор с нулевым смещением на участке исток-сток. Вследствие баланса цепи по постоянному току управляющее напряжение, приложенное к затвору Т3, изменяет только сопротивление накала полевого транзистора, не влияя на условие передачи постоянных смещений в цепи. При использовании рассмотренной балансной схемы рис (14), перемножителя в спектре выходного напряжения удается значительно ослабить составляющую частоты2 и все комбинационные составляющие, за исключением ω2±ω1 . Составляющие частоты ω1 при этом из спектра не исключаются. Однако при выполнении условия ω1-ω2≤ω1 ее влияние почти не сказывается, так как она будет подавлена фильтром, стоящим после фазового детектора. Допуская ,что участок затвор –канал имеет безконечное сопротивление и что амплитуда напряжения сигнала U1 значительно меньше напряжения отсечки полевого транзистора, можно показать что коэффициент передачи передачи фазового детектора для симметричного выхода может быть выражен в следующем виде:

Где Sнач- начальная крутизна полевого транзистора Т3 при (Uзи=0);

Uзи.отс- напряжение отсеки Т3;

Rн- сопротивление нагрузки каждого плеча схемы;

U2- амплитуда управляющего напряжения на затворе.

Входное сопротивление схемы на частоте сигнала определяя ется велечиной разных сопротивлений R1 R2 и имеет порядок .

Максимально возможный коэффициент такого фазового детектора при условии U2=0.5Uзи.отс определяется выражением:

3.Выбор и обоснование схемы фазового детектора

Рассмотрим балансный ФД. Такой детектор состоит из двух встречно включенных амплитудных детекторов, нагрузкой являются соответственно резисторы и конденсаторы При этом . Одно из входных напряжений подводится к схеме с помощью

трансформатора со средней точкой таким образом, чтобы составляющие этого напряжения имели одинаковую амплитуду и действовали на диоды тоесть и .Второе входное напряжение через трансформаторподводится к диодам с одной фазой. Таким образом, на каждом из диодов действует сумма двух напряжений конденсаторыидля токов частот представляют короткое замыкание:

Рис.16

Амплитуды результирующих напряжений можно определить графически с помощью векторных диаграмм рисунок (16).

Результирующий фазовый угол φ между векторами определяются равенством φ=

С помощью диограмм можно получить получить значение результирующих амплитуд напряжений, приложенных к диодам

(8);

(9);

Напряжение детектируется на нагрузках амплитудных детекторов возникнут напряжения где коэффициент передачи амплитудного детектора.

Результирующее выходное напряжение фазового детектора:

Это выражение представляет собой уравнение импульсно-фазовой характеристики балансного фазового детектора. Крутизну характеристики балансного фазового детектора можно найти, дифференцируя уравнение его импульсно-фазовой характеристики:

(10);

Уравнение () можно упростить, разложив каждое слагаемое в степенной ряд и ограничившись первыми членами разложения

(11);

При этом по-прежнему определяется выражением (10). Если амплитуда одного из входных напряжений существенно больше амплитуды другого (например) уравнение характеристики оказывается еще более простым: (12);

При этом

(13);

Основное уравнение импульсно-фазовой характеристики (9) является симметричным относительно амплитуд входных сигналов .Поэтому с точки зрения работы схемы безразлично какой из входных сигналов будет являться опорным.

Для балансного фазового детектора характерно, что его входное напряжение зависит от соотношения амплитуд входных напряжений :(см.рис)

(14);

Амплитудно-фазовые характеристик, приведенные на данном рисунке построены по формуле(11) для различных значений h. По оси ординат отложим обобщенные значения . Анализ приведенных графиков позволит сделать следующие выводы. При характеристика практически считается линейной, крутизна ее согласно (10) будет равна:

 Скачать реферат