26.4.3. ЧАСТОТНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Недостатком описанных фазовых детекторов является то, что они обладают ограниченной областью захвата, т.е. не функционируют в случае, когда первоначальный сдвиг частоты превышает определенное значение. Это происходит потому, что сигнал измерения фазы для различения частот является переменным напряжением, симметричным относительно

Рис. 26.26. Контур фазового регулирования с умножителем в качестве детектора для демодуляции частотно-модулированного сигнала.

Рис. 26.27. Фазовый детектор с запоминанием знака.

нуля. Управляющее напряжение осуществляет, следовательно, только периодическую частотную модуляцию отслеживающего генератора, но без систематической расстройки в правильном направлении.

В отличие от этого фазовый детектор на рис. 26.27 при любом сдвиге фаз формирует сигнал с правильным знаком. Он состоит в основном из двух -триггеров. Два коротких управляющих импульса отрицательной полярности образуются из входных напряжений при переходе переднего фронта каждого из них через нуль.

Рис. 26.28. Входные и выходные сигналы фазового детектора.

Теперь предположим, что оба триггера установлены в нулевое состояние. Если напряжение опережает напряжение то сначала получаем импульс В результате триггер переключается. Он остается в этом состоянии, пока следующий импульс не переключит триггер Состояние, когда в обоих триггерах записаны единицы, существует только в течение времени задержки, так как они благодаря связи через вентиль сбрасываются вместе в нуль. Как видно из рис. 26.28, на выходе вычитателя получается последовательность положительных прямоугольных импульсов. В случае когда импульс поступает после импульса т.е. когда формируется последовательность отрицательных импульсов. Этот режим можно представить в виде диаграммы состояний (рис. 26.29).

Длительность выходного импульса равна интервалу между моментами времени, в которые напряжения проходят через нуль (по нарастающему фронту). Отсюда находим среднее значение выходного напряжения:

Так как время пропорционально (в пределах то получается линейная область измерения фазы при выходе за пределы которой выходное напряжение переходит через нуль и далее нарастает, сохраняя первоначальный знак.

Рис. 26.29. Диаграмма состояний фазового детектора.

Рис. 26.30. Характеристика детектирования фазового детектора.

Поэтому получается пилообразная характеристика, приведенная рис. 26.30.

Эта характеристика отличается от ранее приведенных главным образом тем, что при всегда положительно, а для -всегда отрицательно. Этим и объясняется частотная чувствительность такого детектора. Если, например, частота больше, чем фазовый сдвиг возрастает пропорционально времени всегда в положительном направлении. При этом получается пилообразное напряжение с положительным средним значением. Если этот детектор ввести в контур регулирования фазы, то регулирующий усилитель зафиксирует несовпадение фаз. Для регулятора с -компонентом отслеживающая частота при этом понижается до тех пор, пока не совпадет с По этой причине диапазон захвата теоретически бесконечно большой, а на практике ограничивается только диапазоном регулирования управляемого напряжением генератора

Как было показано в разд. 26.4.2, использование фильтра нижних частот для получения среднего значения очень затрудняет выбор параметров регулятора. Для этой схемы, как правило, его также не применяют. Если с помощью интегратора) устаналивают то фазовые искажения не возникают, поскольку в этом случае и без фильтрации При этом на выходах обоих триггеров импульсы не формируются.

Недостатком схемы является то, что она не может зафиксировать очень малое рассогласование по фазе. Для этого триггеры должны были бы формировать очень короткие выходные импульсы. Но это невозможно из-за конечного времени переключения триггера. При этом возникают фазовые шумы, несколько большие по величине, чем в детекторе выборки-хранения.

Если требуется отслеживание с большой областью захвата и малыми фазовыми шумами, целесообразно эту схему объединить с детектором выборки-хранения.

Описанный фазовый детектор изготавливается в виде монолитной интегральной цифровой схемы. Однако вместо триггеров, запускаемых импульсами, применяются триггеры, срабатывающие по фронту. В качестве входного сигнала можно использовать прямоугольные импульсы.

Рис. 26.31. Срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака.

Для этой цели в схему вводятся два RS-триггера, как показано на рис. 26.31. Кроме того, они подавляют показанные на рис. 26.28 нежелательные импульсы переходов.

Типы ИС

(см. скан)