Из схемы видно, что к диоду v1 приложена сумма опорного напряжения и напряжения сигнала, а к диоду v2 разность этих напряжений.

Рисунок 5.19 – Векторная диаграмма напряжений, приложенных к диодам детектора

Из векторной диаграммы напряжений, приложенных к диодам, видно, что амплитуды напряжений U_д1 и U_д2 зависят от фазового сдвига между вектором сигнала и вектором опорного колебания. В частности при длины векторов одинаковы, значит, и . При выходное напряжение положительно, а при - отрицательно.

Точное значение выходного напряжения определяется следующим соотношением

,

где K_д – коэффициент передачи диодного детектора.

Можно показать, что

..

Последние соотношения описывают детекторную характеристику в общем и частных случаях. При детекторная характеристика не зависит от напряжения входного сигнала, значит, не нужен амплитудный ограничитель перед детектором.

28. Варианты схем фазовых детекторов: кольцевой диодный фазовый детектор, ключевой фазовый детектор

Принципиальная схема детектора приведена на рисунке 5.20.

Рисунок 5.20 – Кольцевой фазовый детектор

Детектор состоит из диодного моста, в одну из диагоналей которого подается входной сигнал, в другую – опорное колебание, а нагрузка в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора включена между средними точками вторичных обмоток сигнального трансформатора и трансформатора опорного колебания.

Опорное напряжение управляет диодным мостом. В положительный полупериод опорного напряжения открываются диоды V₁ и V₂, а диоды V₃ и V₄ закрыты. Точка “1” соединяется с точкой “ ” через малые сопротивления открытых диодов и сопротивление источника опорного напряжения, пересчитанного к половинкам вторичной обмотки трансформатора опорного колебания.

В отрицательный полупериод опорного колебания открываются диоды V₃ и V₄ и запираются диоды V₁ и V₂. Точка “ ” соединяется через малое сопротивление с точкой “2”.

Сказанному соответствует эквивалентная схема, приведенная на рисунке 5.21.

Рисунок 5.21 – Эквивалентная схема кольцевого фазового детектора

Из рисунка следует, что мгновенный коэффициент передачи диодного моста изменяется от –1 до 1 так, как показано на рисунке 5.22

Рисунок 5.22 – Мгновенный коэффициент передачи диодного моста

Представим мгновенный коэффициент передачи рядом Фурье

.

При напряжение u равно

.

Напряжение u содержит постоянную составляющую, которая выделяется на нагрузке,

.

Ключевой фазовый детектор

Функциональная схема ключевого фазового детектора приведена на рисунке 5.23.

Рисунок 5.23 – Функциональная схема ключевого фазового детектора

Детектор состоит из двух формирователей последовательностей прямоугольных импульсов с уровнями логического нуля и логической единицы из синусоидальных напряжений сигнала и опорного колебания Ф, узла сложения по модулю два М₂ и нагрузки в виде параллельно соединенных резистора R_н и конденсатора С_н.

На рисунке 5.24 приведены временные диаграммы, поясняющие работу детектора.

Рисунок 5.24 – Временные диаграммы напряжений и выходного тока ключевого фазового детектора

Из рисунка следует, что постоянная составляющая тока i определяется следующим соотношением

.

Этот ток создает падение напряжения на нагрузке

.

Последнее соотношение описывает детекторную характеристику ключевого детектора, график которой представлен на рисунке 5.25.

Рисунок 5.25 – Детекторная характеристика ключевого фазового детектора

Детекторная характеристика представляет собой периодическую функцию, период которой отображается равнобедренным треугольником с основанием .