Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 [ 162 ] 163 164 165 166 167 168

Рис. 26.24. Контур регулирования фазы с элементом выборки-хранения в качестве фазового детектора.

Отслежибанти генератор

пряжение с частотой Д/ и амплитудой [7ф = t/i. По этой причине на вход отслеживающего генератора поступает частотно-модулированное напряжение

[7/ = Ар Ul sin Acot.

Существует, следовательно, момент, когда частоты совпадают и контур регулирования не работает. Для этого необходимо выполнение условия, чтобы сдвиг частоты Д/ = /, - /о был меньще, чем приращение частоты:

А/2ма.с= ±fc/pl/i.

(26.24)

Этот максимально допустимый сдвиг называется областью захвата, которая представляет собой нормальную рабочую область. Для рассмотренного числового примера она составляет ±2,5 кГц, или ±25%/о.

26.4.2. СИНХРОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ В КАЧЕСТВЕ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА

В разд. 25.3.4 было рассмотрено использование перемножителя в качестве фа-зочувствительного выпрямителя. Если в качестве входных сигналов использовать два синусоидальных сигнала с близкими по величине частотами и амплитудой £, то получим выходное напряжение

и а = (£/2) cos ф cos ((О2 - (Oi)f +

-i- (£/2) cos [((Oi -i- CO2) t - ф]-При coi = (02 его среднее значение в соответствии с уравнением (25.20) составляет

., = [7 = (£/2) cos ф. (26.26)

На рис. 26.25 представлен график зави-римости £ф от ф. Сразу же ясно, что это напряжение вблизи точки ф = О нельзя

использовать в качестве. регулируемой величины, поскольку в этом случае знак рассогласования регулирования неизвестен. В качестве рабочей точки целесообразно

1 /	к / \ / \ h
-1с Jk 0

Рис. 26.25. Среднее арифметическое значение выходного напряжения умножителя для входного напряжения синусоидальной формы с амплитудой Е.

Штриховая линия-характеристика для прямоугольных входных сигаалов с амплитудным значением ±е.

выбрать ± л/2, потому что тогда напряжение проходит через нуль. Какую из двух точек предпочесть, зависит от знака коэффициента усиления. Следующая устойчивая рабочая точка сдвинута на 2л. Это означает, что такой фазовый детектор не различает сдвиг на полное колебание.

В интервале ± л/4 от устойчивой точки Фо характеристика фазового детектора близка к линейной; при ф = ф -i- 0 имеем

[7, = (£/2)со8(фо-Ю) =

= ± (£/2) sin е ± (£/2) е. (26.27)

Его чувствительность составляет, следовательно,

= = ± £/2. (26.28)

Если вместо двух синусоидальных колебаний использовать две последовательности прямоугольных импульсов с амплитудой ± £, получается колебание треугольной формы, которое представлено на

рис. 26.25 штриховой лит1ей. Устойчивые рабочие точки можно найти из соотношения Фо = ± (л/2) ± и 2л. Чувствительность в этом случае составляет

к= ± 2Е/П.

(26.29)

Для прямоугольных входных сигналов, естественно, нельзя применять аналоговый перемножитель. В этом случае значительно более высоких частот можнр достичь с помошью транзисторного модулятора, представленного на рис. 17.16.

Если пульсации должны быть сглажены, необходимо после перемножителя включить фильтр нижних частот, частота среза которого fg в соответствии с формулой (26.25) мала по сравнению с 2fi. Это решающий недостаток по сравнению с предыдущей схемой, потому что необходимо выбрать коэффициент линейного усиления столь малым, чтобы критическая частота * fg. На этой частоте суммарный сдвиг фазы объекта и фильтра составляет - 135°. Однако при fkXf fi получается практически непригодный медленно действующий контур регулирования. Можно было бы в принципе повысить его быстродействие, применив в регуляторе дифференциатор. При этом, однако, действие фильтра нижних частот исключается, т.е. возрастают пульсации.

Добиться расширения .полосы регулирования ценой появления пульсаций можно, используя П-регулятор и исключив фильтр нижних частот. В этом случае для каждого коэффициента линейного усиления представляется фазовый запас в 90°, т.е. контур регулирования демпфируется апериодически.

Однако благодаря отрицательной обратной связи пульсации модулируются по частоте отслеживающим генера-

Отслеживающий генератор

П-регулятор

тором с удвоенной частотой сигнала. Это приводит к искажению формы синусоиды. Для прямоугольных импульсов искажается их скважность. Чтобы эти .искажения не выходили из приемлемых границ, не следует выбирать коэффициент линейного усиления большим. В качестве ориентировочного можно привести условие < 7зЛ Структурная схема устройства представлена на рис. 26Л6. Подобные устройства изготавливаются в виде интегральных АП-схем. При этом перемножитель, как правило, заменяется модулятором, показанным на рис. 17.16. В качестве примера можно назвать модели NE 5600 ... 566 фирмы Signetics.

Вариант схемы без фильтра нижних частот применим в случаях, когда важно поддерживать частоту /г на уровне fx, а форма сигнала и точность положения фаз не играют роли. Такой областью является, например, демодуляция частотно-модулированных колебаний. При этом опорное колебание используется в качестве входного сигнала. Если частота /2 управляемого по напряжению генератора линейно зависит от Up это напряжение пропорционально изменению частоты A/j. Накладывающиеся пульсации отфильтровываются вне контура регулирования с помощью фильтра нижних частот.

26.4.3. ЧАСТОТНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Недостатком описанных фазовых детекторов является то, что они обладают ограниченной областью захвата, т.е. не функционируют в случае, когда первоначальный сдвиг частоты превышает определенное значение. Это происходит потому, что сигнал измерения фазы для разж-чения частот является переменным напряжением, симметричным относительно ну-

Рис. 26.26. Контур фазового регулирования с умножителем в качестве де* тектора для демодуляции частотно-модулированнб-го сигнала.

Фильтр ниш-них частот

х,(е/,)

г тг

ля. Управляющее напряжение Uj осуществляет, следовательно, только периодическую частотную модуляцию отслеживающего генератора, но без систематической расстройки в правильном направлении.

В отличие от этого фазовый детектор на рис. 26.27 при любом сдвиге фаз формирует сигнал с правильным знаком. Он состоит в основном из двух Я5-тригге-ров. Два коротких управляющих импульса отрицательной полярности Xj и образуются из входных напряжений t7i(f) и l/2(t) при переходе переднего фронта каждого из них через нуль.

Рис. 26.27. Фазовый детектор с запоминанием знака.

Хг поступает после импульса Xi, т.е. когда ф < О, формируется последовательность отрицательных импульсов. Этот режим можно представить в виде диаграммы состояний (рис. 26.29).

Длительность выходного импульса равна интервалу между моментами времени, в которые напряжения l/i(t) и V-ji) проходят через нуль (по нарастающему фронту). Отсюда находим среднее значение выходного напряжения:

Ч У г

1 1 1

(р>0

Рис. 26.28. Входные и выходные сигналы фазового детектора.

	1 1
	1 1 -1 Г-1 Г
	1 1
	J L J L (f<0

(26.30)

Теперь предположим, что оба триггера установлены в нулевое состояние. Если напряжение U2 опережает напряжение Ui (ф > 0), то сначала получаем импульс Хг. В результате триггер F2 переключается. Он остается в этом состоянии, пока следующий импульс Xl не переключит триггер Fi. Состояние, когда в обоих триггерах записаны единицы, существует только в течение времени задержки, так как они благодаря связи через вентиль G сбрасываются вместе в нуль. Как видно из рис. 26.28, на выходе вычитателя получается последо-йательность положительных прямоуголь-ных импульсов. В случае когда импульс

Так как время At пропорционально ф (в пределах ± 360°), то получается линейная область измерения фазы ± 360°, при выходе за пределы которой выходное напряжение переходит через нуль и далее нарастает, сохраняя первоначальный знак. По-

Рис. 26.29. Диаграмма состояний фазового детектора.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 [ 162 ] 163 164 165 166 167 168

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.