13.2.3 Чд с преобразованием чм-колебания в импульсное напряжение с переменной скважностью
Такие детекторы выполняют на дискретных логических элементах, из называют импульсными (испульсно-счетными).
Схема импульсного ЧД показана на рисунка 13.14, где УФ – устройства формирования для преобразования аналогового сигнала в импульсное напряжение; ИД – импульсные делители частоты.
Рисунок 13.14 Схема импульсного ЧД
Одна из реализаций импульсного ЧД по схеме 13.14 показана на рисунке 13.15.
Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы ЧД, на рисунке 13.16, а – к.
Импульсный ЧД имеет два входа: на один подается ЧМ-сигнал (рисунок 13.16, а), на другой – опорное колебание (рисунок 13.16, д).
В
качестве
и
использованы компараторы с гистерезисом
(
и
)
и цепи
(
и
);
форма напряжения
на выходе
(на выходе
)
показана на рисунке 13.16,б, а на выходе
(на выходе
)
– на рисунке 13.16, ж.
Рисунок 13.15 Схема импульсного ЧД
Резисторы
и
компараторов выбирают так, чтобы
обеспечить гистерезис переключения.
Параллельно резисторам
и
включают конденсаторы
и
небольшой емкости, которые, не снижая
существенно быстродействия, защищают
схему от паразитных импульсов, возникающих
при пересечении входным сигналом
порогового уровня (в данном случае
).
Рисунок 13.16 Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы ЧД
В
качестве делителей частоты
и
применены цифровые счетчики (
и
).
Импульсы
с выхода
(рисунок109, в) имеют период следования
,
где 
- частота сигнала на первом входе ЧД.
После
дифференцирования цепью
,
и одностороннего ограничения диодом
импульсы
(рисунок109, г) подаются на вход
асинхронного
-
триггера
.
Делитель
работает в стартстопном режиме. При
появлении напряжения логической единицы
на выходе
триггера
при действии импульса
счетчик
открывается по входу обнуления
и начинает считать импульсы частоты
.
При
приходе
-го
импульса через время
(рисунок 13.16, ж) на выходе счетчика
появляется напряжение логической
единицы, которое, воздействуя на вход
триггера
,
переводит его в состояние «0» (рисунок
13.16, е), после чего счетчик
обнуляется и запирается по входу
.
Таким образом, на выходе счетчика действуют импульсы (рисунок 13.16, з).
Каждый импульс и переводит триггер из одного состояния в другое; напряжение на выходе триггера показано на рисунок 13.16, е.
Напряжение
прикладывается к преобразователю уровня
(см.рисунок 13.17), который должен исключить
постоянную составляющую напряжения
.
Это
обеспечивается в ЧД по схеме рисунок
13.15 с помощью цепи
и балансной транзисторной цепи на
транзисторах
,
и
;
форма напряжения на выходе
представлена на рисунке 13.16, и.
Для можно использовать МОП-транзисторы, цепи стабилизации напряжения с ограничителями на диодах и быстродействующие операционные усилители с регулировкой тока постоянной составляющей в точке суммирования.
НЧ
составляющая, выделяемая из напряжения
фильтром нижних частот ФНЧ (рисунок109,
к),
.
При , получим
.
(13.2)
Согласно (11.2), напряжение линейно зависит от частоты , следовательно, ЧМ-сигнал следует подавать на первый вход ЧД.
Рисунок 13.17 Характеристика детектирования ЧД
Характеристика детектирования, построенная согласно 13.2, показана на рисунке 13.9.
Решив
(13.2) относительно
при
,
найдем
.
Рассмотренный
ЧД работает при
,
т.е.
;
в ЧД использованы логические элементы
и счетчики серии КМОП.
Выводы:
В импульсном ЧД происходит преобразование ЧМ-колебания в импульсное напряжение с переменной скважностью.
Характеристика детектирования ЧД линейна в диапазоне частот
.
Выбором значений
,
или
можно установить значение частоты при
.Импульсный ЧД обладает свойствами амплитудного ограничителя; напряжение не зависит от .
Поскольку импульсный ЧД не содержит индуктивностей, он удобен для интегрального исполнения.