Fázisdetektor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. november 26-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Fázisdetektor , fázis-összehasonlító (PD) - olyan elektronikus eszköz, amely összehasonlítja két azonos vagy közeli frekvenciájú bemeneti jel fázisait.

A PD bemenetre két jel kerül, amelyek fázisait össze kell hasonlítani, a PD kimeneten pedig egy jel generálódik, általában egy feszültség, amely a bemeneti jelek fáziskülönbségének monoton függvénye a bemeneti jelek bizonyos tartományában. fáziskülönbség.

Fáziszárolt hurokrendszerekben , frekvenciaszintetizátorokban , rádióvevőkben , orsófordulatszám-stabilizátorokban, például merevlemez-meghajtókban stb.

Az FD típusai

XOR

A legegyszerűbb FD az " EXCLUSIVE OR " logikai elem . Ha ennek az elemnek a bemenetére két, egyenlő frekvenciájú téglalap alakú rezgést alkalmazunk, egyenlő munkaciklus mellett, például kanyarodik , nulla fáziseltolással, akkor a kimeneti feszültsége nulla (logikai 0). Nem nulla fáziseltolással az elem kimenetén impulzusok jönnek létre, amelyek átlagos időtartama egyenesen arányos a fáziseltolással és jelek esetén egyenlő eltolódásnál ér el maximumot (logikai 1 a kimeneten). Egy ilyen típusú fázisérzékelő érzéketlen a fáziskülönbség előjelére, ezért ahhoz, hogy a kimeneti jel monoton függését a fáziskülönbségtől kapjuk, az egyik jelnek kezdeti fáziseltolásnak kell lennie. hogy optimálisan egyenlő a meanderrel. Az impulzusos kimeneti jel átlagolásához egy aluláteresztő szűrőt (LPF) szerelnek be ennek a szűrőnek a kimenetére. $\pi$ $\pi/2$

Mérlegkeverő

Az FD egy másik típusa a két bemeneti jel négynegyedes szorzói, amelyeket gyakran kiegyensúlyozott keverőknek neveznek . Egy szimmetrikus keverő kimenetén a bemeneti jelek frekvenciájának kétszerese és a fáziskülönbséggel arányos állandó komponens van, ami a kifejezésből következik:

\sin(\omega t+\alpha )\cos(\omega t+\beta )={\sin(\omega t-\omega t+\alpha -\beta ) \over 2}+{\sin(2\) omega t+\alpha +\beta ) \over 2}={\sin(\alpha -\beta ) \over 2}+{\sin(2\omega t+\alpha +\beta ) \over 2}.

A szorzási eredmény első tagja nem az időtől, hanem csak a fáziskülönbségtől függ, és a fázisdetektor kimenetén állandó komponens. A második kifejezés egy harmonikus rezgés a bemeneti jelek kettős frekvenciájával - egy nagyfrekvenciás komponens. A kiegyensúlyozott keverők gyakori alkalmazása frekvenciakeverőként . Ha a szimmetrikus keverőt úgy tervezték, hogy kiemelje az egyenlő frekvenciájú jelek fáziskülönbségét, akkor a nagyfrekvenciás komponenst aluláteresztő szűrővel szűrik ki.

Ha a jelek fáziskülönbsége kicsi, akkor a fázisérzékelő kimeneti jele megközelítőleg lineárisan függ a fáziskülönbségtől a közelítő egyenlőségnek megfelelően - a szinuszfüggvény kiterjesztésének korlátozása a Maclaurin sorozatban az első taggal: $\sin x=x-{\frac {x^{3}}{3!}}+{\frac {x^{5}}{5!}}-{\frac {x^{7} }{7!}}+...$

\sin(\alpha -\beta )=\alpha -\beta .

Áramköri szempontból kiegyensúlyozott keverők általában a gyűrűs modulátor áramkörök vagy a Gilbert cella áramkör szerint épülnek fel .

PD, amelyet a bemeneti jelek előlapjai váltanak ki

Az ilyen típusú PD-k érzékenyek a bemeneti jelek frontjának relatív helyzetére. Például, ha az A jel megelőzi a B jelet, akkor ennek a PD-nek a kimenetén pozitív polaritású impulzusok jönnek létre, amelyek időtartama arányos a fáziskülönbséggel és a bemeneti jelek frekvenciájával megegyező ismétlési gyakorisággal. Ha a B jel megelőzi az A jelet, akkor negatív polaritású impulzusok generálódnak a kimeneten. Az FD kimenetén a fáziskülönbséggel arányos kimeneti feszültség eléréséhez aluláteresztő szűrőt kell használni.

Az FD alkalmazása

Az FD-k hagyományos alkalmazása a szervo- zárolt hurokrendszerekben történik , ahol az FD egy feszültségvezérelt változó frekvenciájú generátorral (VCO) együtt negatív visszacsatoló hurokba kerül. Ennek az automatikus vezérlőrendszernek a referenciajele a bemeneti jel frekvenciája, az FD pedig egy komparátor. Az LPF átviteli funkciójában , amely az FD kimenetére van telepítve a VCO előtt, egy további nulla kerül bevezetésre a fázisstabilitási ráhagyás biztosítására. A legegyszerűbb esetben, ha az aluláteresztő szűrő egy aluláteresztő RC szűrő, akkor az átviteli függvényben nulla érték érhető el, ha a kívánt ellenállású ellenállást sorba kapcsoljuk a szűrőkondenzátorral.

Az FD-ket szintetizátorokban, szorzókban és frekvenciaosztókban is használják. Ezekben a rendszerekben nem maguk a jelek kerülnek a PD bemenetére, hanem a kívánt frekvenciák szorzása, osztása, összegzése vagy kivonása eredményeként kapott jelek.

A rádiókommunikációban a PD-t a szuperheterodin rádióvevők helyi oszcillátorfrekvenciás automatikus hangoló rendszereiben használják .

A telefonálásban a PD-t hanghívás-dekódoló eszközökben használják.

Ha az orsók és tengelyek forgási sebessége stabilizálódik, a referenciaoszcillátor jele az egyik PD bemenetre kerül, a második impulzusokat kap a fordulatszám-frekvencia-érzékelő jelzéseitől, és a PD kimeneti jele nem vezérli. a VCO, hanem a tengely elektromos hajtása.

Lásd még

A fáziszárolt hurok egy automatikus vezérlőrendszer, ahol fázisérzékelőt használnak.

Források

Horowitz P ., Hill W. The Art of Circuitry (2 kötetben) = The Art of Electronics. - M . : Mir, 1980. - T. 2. - 590 p.
/ Mike Curtin és Paul O'Brien . Fáziszárolt hurkok nagyfrekvenciás vevőkhöz és adókhoz-3 , Analóg párbeszéd , analóg eszközök (1999. július/augusztus). Letöltve: 2006. április 25.