26.4.2. СИНХРОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ В КАЧЕСТВЕ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА

В разд. 25.3.4 было рассмотрено использование перемножителя в качестве фазочувствительного выпрямителя. Если в качестве входных сишалов использовать два синусоидальных сигнала с близкими по величине частотами и амплитудой то получим выходное напряжение

При его среднее значение в соответствии с уравнением (25.20) составляет

На рис. 26.25 представлен график зависимости от Сразу же ясно, что это напряжение вблизи точки нельзя использовать в качестве регулируемой величины. поскольку в этом случае знак рассогласования регулирования неизвестен.

Рис. 26.25. Среднее арифметическое значение выходного напряжения умножителя для входного напряжения синусоидальной формы с амплитудой Штриховая линия характеристика для прямоугольных входных сигналов с амплитудным значением

В качестве рабочей точки целесообразно выбрать потому что тогда напряжение проходит через нуль. Какую из двух точек предпочесть, зависит от знака коэффициента усиления. Следующая устойчивая рабочая точка сдвинута на Это означает, что такой фазовый детектор не различает сдвиг на полное колебание.

В интервале от устойчивой точки характеристика фазового детектора близка к линейной; при имеем

Его чувствительность составляет, следовательно,

Если вместо двух синусоидальных колебаний использовать две последовательности прямоугольных импульсов с амплитудой получается колебание треугольной формы, которое представлено на

рис. 26.25 штриховой линией. Устойчивые рабочие точки можно найти из соотношения Чувствительность в этом случае составляет

Для прямоугольных входных сигналов, естественно, нельзя применять аналоговый перемножитель. В этом случае значительно более высоких частот можно достичь с помощью транзисторного модулятора, представленного на рис. 17.16.

Если пульсации должны быть сглажены, необходимо после перемножителя включить фильтр нижних частот, частота среза которого в соответствии с формулой (26.25) мала по сравнению с Это решающий недостаток по сравнению с предыдущей схемой, потому что необходимо выбрать коэффициент линейного усиления столь малым, чтобы критическая частота На этой частоте суммарный сдвиг фазы объекта и фильтра составляет — 135°. Однако при получается практически непригодный медленно действующий контур регулирования. Можно было бы в принципе повысить его быстродействие, применив в регуляторе дифференциатор. При этом, однако, действие фильтра нижних частот исключается, т.е. возрастают пульсации.

Добиться расширения полосы регулирования ценой появления пульсаций можно, используя -регулятор и исключив фильтр нижних частот. В этом случае для каждого коэффициента линейного усиления представляется фазовый запас в т.е. контур регулирования демпфируется апериодически.

Однако благодаря отрицательной обратной связи пульсации модулируются по частоте отслеживающим генератором с удвоенной частотой сигнала. Это приводит к искажению формы синусоиды. Для прямоугольных импульсов искажается их скважность. Чтобы эти искажения не выходили из приемлемых границ, не следует выбирать коэффициент линейного усиления большим. В качестве ориентировочного можно привести условие .

Структурная схема устройства представлена на рис. 26.26. Подобные устройства изготавливаются в виде интегральных АП-схем. При этом перемножитель, как правило, заменяется модулятором, показанным на рис. 17.16. В качестве примера можно назвать модели фирмы

Вариант схемы без фильтра нижних частот применим в случаях, когда важно поддерживать частоту на уровне а форма сигнала и точность положения фаз не играют роли. Такой областью является, например, демодуляция частотно-модулированных колебаний. При этом опорное колебание используется в качестве входного сигнала. Если частота управляемого по напряжению генератора линейно зависит от это напряжение пропорционально изменению частоты Накладывающиеся пульсации отфильтровываются вне контура регулирования с помощью фильтра нижних частот.