Схемы фазовых детекторов
Основными параметрами ФД являются
Фазовые детекторы
Фазовые детекторы применяются для преобразования разности фаз двух сигналов в соответствующее напряжение [3]. Приемник может принимать оба или одно из колебаний. Во втором случае на фазовый детектор (ФД), кроме принимаемого подается еще местный, опорный сигнал. Напряжение на выходе ФД, соответствующее разности фаз сравниваемых колебаний, получают путем их перемножения в схемах, аналогичным преобразователям частоты и синхронным детекторам. Частоты обеих колебаний должны быть одинаковыми. Нагрузкой ФД служит фильтр нижних частот (ФНЧ).
Если на схему умножителя (рис. 3.35) подать полезный сигнал
и вспомогательный сигнал той же частоты
ток на его выходе получается пропорциональным произведению воздействующих сигналов
.
Напряжение удвоенной частоты на выходе ФНЧ близко к нулю и его можно не учитывать. Постоянная составляющая напряжения на выходе ФНЧ (например, на RC фильтре)
,
зависит от разности фаз сравниваемых колебаний.
Амплитудно-фазовая или статическая характеристика ФД представляет собой зависимость выходного напряжения от разности фаз между сигналом и опорным напряжением
.
Вид амплитудно-фазовой характеристики (рис. 3.36) определяется типом и параметрами схемы ФД. Она также зависит от значений амплитуды и . Специфичной особенностью этой характеристики является ее периодичность, т.е. при возрастании значений она будет повторяться с периодом .
Рисунок 3.36 - Амплитудно-фазовая характеристика фазового детектора
Крутизна характеристики ФД представляет собой производную выходного напряжения по фазовому углу, вычисленную при заданных значениях амплитуды напряжения сигнала и опорного в точке, где эта производная максимальна
или .
Коэффициент передачи ФД представляет собой отношение величины выходного сигнала при заданном значении разности фаз между подводимыми напряжениями
.
По своему схемному решению ФД могут быть:
- однотактными;
- балансными (двухтактными);
- кольцевыми;
- ключевыми и т.д.
Схема однотактного ФД представлена на рис. 3.37.
Рисунок 3.37- Однотактный фазовый детектор
Схема однотактного ФД отличается от обычного диодного амплитудного детектора тем, что на диод воздействует сумма двух высокочастотных сигналов. Положим, что
,
.
Тогда согласно рис. 3.37б напряжение на диоде равно
.
В схеме рис. 3.37а диод, R и C действуют как амплитудный детектор с коэффициентом передачи .
Напряжение на выходе ФД составляет
.
Как следует из рис. 3.36 зависимость выходного напряжения от разности фаз оказывается нелинейной. Только на небольшом участке в районе детекторную характеристику практически можно считать линейной.
Схема балансного ФД (рис. 3.38а) состоит из двух однотактных фазовых детекторов, выходные цепи которых включены навстречу. Поэтому работа схемы в принципе не отличается от работы однотактного ФД.
Рисунок 3.38 – Балансный фазовый детектор
При выполнения условия детекторная характеристика ФД становится практически линейной (рис. 3.38б).