Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
синхронное детектирование.doc
Скачиваний:
117
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
164.86 Кб
Скачать

Экспериментальная установка

Экспериментальная установка для изучения работы синхронного детектора включает сам синхронный детектор, генератор с электронной перестройкой частоты и фильтр, служащий для амплитудной и фазовой модуляции выходного сигнала генератора. Основные узлы установки, элементы управления, входные и выходные точки сигналов изображены на лицевой панели установки (Рис.8). При выполнении работы дополнительно используются промышленные измерительные приборы (генератор низкой частоты, генератор шума, осциллограф, вольтметр), с работой которых следует ознакомиться по отдельным описаниям.

СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР. Упрощенная схема синхронного детектора представлена на Рис.9.

Основным элементом синхронного детектора является перемножитель (демодулятор), собранный на операционном усилителе ОУ2 и электронном ключе. Под действием управляющего сигнала ключ замыкает (или размыкает) неинвертирующий вход ОУ2 на землю. При замкнутом ключе ОУ2 работает по схеме инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления K = -1, а при разомкнутом ключе - по схеме неинвертирующего усилителя с K = 1.

Ключ управляется выходным сигналом компаратора, который сравнивает напряжение, подаваемое на опорный вход, с нулевым потенциалом. При отрицательном опорном напряжении компаратор вырабатывает положительный выходной сигнал величиной 5В, и ключ разомкнут (K = 1), а при положительном опорном напряжении выходной сигнал компаратора равен нулю, и ключ замкнут (K = -1). Таким образом, эта часть схемы умножает входной сигнал на обратный знак опорного сигнала.

На сигнальном входе демодулятора включен инвертирующий усилитель-сумматор на операционном усилителе ОУ1. Сумматор служит для формирования смеси полезного сигнала и шума на входе детектора. Выходной сигнал усилителя (точка КОНТРОЛЬ) равен сумме, взятой с противоположным знаком, сигнала на входе 1:1 и ослабленного в 10 раз сигнала на входе 1:10.

В результате выходной сигнал демодулятора равен произведению знака опорного сигнала и сигнала, подаваемого на вход 1:1 или 1:10 .

Выходной сигнал демодулятора поступает на фильтр низких частот (Рис.10). Фильтр собран на операционном усилителе и представляет собой фильтр Баттерворта второго порядка (крутизна спада амплитудно-частотной характеристики вне полосы пропускания составляет 12дБ/октава, октава - изменение частоты в два раза). Амплитудно-частотная характеристика фильтра описывается выражением:

| K(f) |2 = KO2 / ( 1 + (f/fC)4 ) .

Коэффициент усиления фильтра в полосе пропускания KO примерно равен 1.6, частота среза fC составляет порядка 100 Гц.

ГЕНЕРАТОР. Генератор (Рис.11) собран на специализированной интегральной микросхеме, вырабатывающей выходной сигнал прямоугольной формы. Частота генерируемых колебаний зависит от величины напряжения, подаваемого на управляющий вход микросхемы. Связь между напряжением и частотой близка к линейной.

Постоянная составляющая напряжения на управляющем входе, задается с помощью потенциометра и может регулироваться в пределах 2В...4В. Середине этого диапазона соответствует частота порядка 16кГц. Со входа частотной модуляции (ЧМ) на микросхему может подаваться переменное напряжение от внешнего источника (генератора). Тогда частота генерируемых колебаний будет изменяться во времени в соответствии с этим переменным напряжением.

ФИЛЬТР. К выходу генератора подключен селективный фильтр (Рис.12), служащий для получения амплитудно- и фазо-модулированного сигнала из частотно-модулированного сигнала генератора. Фильтр состоит из двух интегрирующих звеньев, охваченных положительной обратной связью, и имеет амплитудную и фазовую характеристики, аналогичные характеристикам обычного колебательного LCR - контура.

Резонансная частота фильтра f0 примерно настроена на центральную частоту генератора (16 кГц). При изменении частоты генератора изменяются амплитуда сигнала на выходе фильтра и сдвиг фаз между сигналом генератора и выходным сигналом фильтра. Таким образом, частотная модуляция сигнала генератора сопровождается амплитудной и фазовой модуляцией выходного сигнала фильтра. Вследствие узкополосности фильтра на его выход проходит в основном первая гармоника прямоугольного сигнала генератора, и поэтому форма сигнала на выходе фильтра близка к гармонической.