Принцип действия ФД, собранного по балансной схеме

  Рис. 7. Электрическая принципиальная схема балансного ФД

Принцип действия схемы:

Схема балансного ФД состоит из двух встречно включенных АД, нагрузками которых являются соответственно резисторы и конденсаторы и , причём ; подводится через трансформатор , а через .

Благодаря средней точке напряжение делится пополам и подводится к диодам в противофазе, т.е.:

;

(1.7)

Напряжение опорного гетеродина подводится к диодам с одинаковой фазой. В результате на диод каждом из диодов действует напряжение, равное сумме двух напряжений:

;

(1.8)

Следовательно, через диоды и будут протекать токи, создавая напряжение постоянного тока на нагрузочных резисторах и

Рис. 8 Векторная диаграмма напряжений БДФ

При строгой симметрии плечсхемы и равенстве напряжений на диодах выходное напряжение , равное разности выходных напряжений плеч и будет равно "0".

Из векторной диаграммы (Рис.8) следует, что при амплитуды напряжений и равны, при этом равно и , а т.к. эти напряжения имеют противоположные знаки, то выходное напряжение будет равно нулю.

При отклонении разности фаз от выходные напряжения плеч не будут равны:

- при ; , при этом , т.е. отрицательно

- при ; положительно .

Знак балансного ФД меняется при изменении фазы при позволяет использовать его в схемах ФАПЧ.

Сдвиг фаз соответствует случаю баланса или синхронизации отсюда и название.

  Рис.9

Используя методику анализа ФД по простой схеме и векторную диаграмму рис. 9 получим результирующее выражение для напряжения результирующего на выходе БФД.

;

(1.9)

В случае получим:

;

(1.10)

Отсюда следует, что постоянная составляющая напряжения на выходе БФД отсутствует, а напряжение, зависящее от разности фаз , оказывается в два раза большим по сравнению с простой схемой.

Построим графики для различных значений параметра (рис.10 а, б).

  Рис.10

Анализ графиков позволяет сделать вывод:

- при т.е. при детекторная характеристика БФД практически считается линейной. Ее крутизнаоказывается наиболее равномерной, и ни при каких значениях не падает до нуля. Она уменьшится всего на .

- максимальное же напряжение на выходе БФД не может превышать двойной величины напряжения сигнала (наименьшего из входных напряжений), т.е. (при условии, что ).

Вывод: БФД при имеет наибольшую и равномерную крутизну характеристики (чувствительность). Поэтому такой режим работы является наиболее целесообразным для измерения разности фаз в сравнительно широких пределах.

1.3. Принцип действия ФД, собранного по кольцевой схеме (рис.11)

Он представляет собой соединение 2-х БФД со встречным включением ЧФ (рис.11). Такая схема называется двухполупериодичной, так как в формировании выходного напряжения принимают участие две полуволны суммарного входного сигнала.

  Рис.12. Принцип действия ФД, собранного по кольцевой схеме

Каждый из БФД, входящих в кольцевую схему, описывается соотношениями, подученными при анализе предыдущей схемы.

Компенсация ненужных составляющих на выходе КФД основана на определенном фазировании включенных в схему диодов и воздействующих на ее входе сигналов, а также на симметрии схемы.

Рассмотрим принцип действия КФД в ключевом режиме, при .

  Рис.12

Принцип действия:

1. Если к КФД подвести небольшой сигнал , частота которого будет совпадать с частотой , то при условии их синфазности, напряжение на выходе КФД будет представлять собой импульсы, постоянная составляющая которых прямо пропорциональна амплитуде и будет иметь положительное значение (рис. 12 а.).

2. Если сигналы находятся в противофазе (рис.12 б), выходное напряжение будет отрицательным.

3. При сдвиге фаз между и , , постоянная составляющая выходного напряжений будет равна нулю.

Достоинство схемы:

- лучшая фильтрация комбинационных составляющих в выходном напряжении сигнала;

- двукратные уменьшения максимального выходного напряжения по сравнению к БФД, что объясняется уменьшением входного сопротивления схемы примерно в 2 раза.

Недостатки, схемы:

- сравнительно низкая рабочая частота, сложность настройки и регулировки схемы

- трудность обеспечения симметрии схемы на частотах выше 1 МГц (из-за влияния паразитных составляющих).

3. Метод сравнения полярностей по существу сводится к определению разряда регистра, при котором обязательно разность фаз была бы , при которой определяется также значение автокорреляционной функции.

Дата добавления: 2015-07-08