Частотные детекторы.

Входной величиной частотного детектора является приращение частоты, а входной – приращения напряжения постоянного тока, то есть

. (5.57)

Принцип действия частотного детектора основан на использовании зависимости амплитуды вынужденных колебаний в расстроенном относительно измеряемого значения частоты резонансном контуре. В самом деле, если на вход резонансного усилителя, настроенного на частоту Р, с амплитудно-частотной характеристикой рис. 5.29 поступает сначала переменного напряжения с частотой , а затем переменное напряжение с частотой с той же амплитудой, то амплитуда напряжения на выходе изменяется. Таким образом, даже

Рис. 5.29 АЧХ колебательного контура.

одиночный расстроенный контур может быть преобразователем приращения частоты Δω в приращение амплитуды, которое преобразуется, в свою очередь, в постоянное напряжение при помощи амплитудного детектора.

Рис. 5.30 ФЧХ Колебательного контура

На практике применяют дифференциальный частотный детектор на двух связанных контурах, расстроенных относительно некоторой центральной частоты, напряжения между которыми вычитаются. Такой частотный детектор имеет характеристику . При медленных изменениях значений как функции времени значений будет, очевидно, выражаться функцией , где Uвых0=Кпр Δω0, если значение К_пр не зависит от скорости изменения f(t). В этом случае частотный детектор служит преобразователем девиации высокой (несущей) частоты частотно модулированных напряжений в переменные низкочастотные моделирующее напряжение.

5.2.9. Преобразователи разности фаз в постоянное напряжение - фазовый детектор.

Фазовый детектор представляет собой измерительный преобразователь, на входы которого подаются переменные напряжения одной частоты и , а на выходе выделяется постоянная составляющая напряжения, функционально связанная с разностью фаз φ.

На рис. 5.31,а изображена схема балансового фазового детектора. Напряжение подводится к первичной обмотке трансформатора .

Рис. 5.31 Схема балансного фазового деьектора.

Во вторичной обмотке составляющие этого напряжения и имеют одинаковые амплитуды и противоположные фазы. Напряжение поддается через трансформатор на входы детекторов в одинаковой фазе. Таким образом, на входах детек­торов будут действовать напряжения: и . Амплитуды результирующих напряжений да входах детекторов и можно определить из векторной диаграммы (рис. 5.31,б):

,

. (5.58)

Здесь учтено, что . В результате линейного детектиро­вания (одно из напряжений или принимается за опорное и может быть сделано достаточно большим) напряжения на нагруз­ках детекторов будут:

и ,

где - коэффициент преобразования детектора. Выходное напряжение фазового детектора

(5.59)

Выражение (5.59) представляет собой уравнение преобразования фазового детектора. Поскольку величина при , слагаемые (5.59) можно расположить в степенной ряд. Ограничиваясь первыми двумя членами разложения, имеем

. (5.60)

В первом приближении уравнение преобразования фазового ба­лансного детектора носит косикусондальный характер.

Если , то из (5.60) получим .

В этом случае крутизна преобразования ( ) оказыва­ется максимальной. При . В этом состоит удобство индикации разности фаз .

Исследования (5.59) показывают, что при уравне­ние преобразования практически линейно. Однако крутизна пре­образования оказывается меньше, чем в случае существенного различия между амплитудами и . Если напряжения и поддерживать постоянными, а на выходе фазового детек­тора включить вольтметр постоянного тока и проградуировать его шкалу в значениях разности фаз, то фазовый детектор может быть применен для измерения разности фаз.

Фазовый детектор применяется также в схемах сложных фазо­метров, в системах фазовой автоподстройки частоты.