Все телеканалы и радиостанции мира, информационные каналы, обзор телевизионных каналов

Фазовым детектором (ФД) называется устройство, выходное выпрямленное напряжение которого пропорционально разности фаз двух сравниваемых колебаний, имеющих одинаковую частоту.

ФД используются в качестве демодуляторов фазомодулированных колебаний, фазовых дискриминаторов систем АПЧ, а также в корреляторах.

Обычно к фазовому детектору подводится напряжение сигнала

Uc = Uc Cos(ωt + φ) (17.4)

И так называемое опорное напряжение

UО = UО Cosωt (17.5)

С нулевой начальной фазой.

При этом фазовое детектирование осуществляется в виде последовательности двух процессов:

– перемножение Uc и UО

(17.6)

– выделение составляющей с помощью фильтра нижних частот ФНЧ и подавление составляющих на частоте 2ω.

Анализ (17.6) показывает, что выходной ток ФД кроме угла φ зависит также от Uc и Uo. Чтобы устранить указанную зависимость, включают амплитудный ограничитель. Такие детекторы получили название фазовых детекторов с внешним ограничением. ФД с внутренним эффектом ограничения имеют совмещенные цепи ограничения и детектирования.

Основные характеристики фазового детектора:

1. Детекторная характеристика

– φ

φ

Рис. 17.7

Амплитудно-фазовая характеристика представляет собой периодическую функцию с периодом, равным 2π.

2. Крутизна характеристики фазового детектора

. (17.7)

3. Коэффициент передачи фазового детектора

. (17.8)

Кроме того, к характеристикам фазового детектора относятся: входное сопротивление, выходное сопротивление, коэффициент искажения.

Рассмотрим схему балансного фазового детектора (рис. 17.8).

Рис. 17.8

На рис. 17.9 изображена векторная диаграмма, поясняющая принцип работы балансного фазового детектора.

φ

Рис. 17.9

Напряжения на диодах VD1 и VD2 будут равны:

; (17.9)

. (17.10)

Кроме того, из векторной диаграммы (рис. 17.8) следует, что

; (17.11)

. (17.12)

Детекторная характеристика балансного фазового детектора имеет вид, представленный на рис. 17.10.

Рис. 17.10

φ

. (17.13)

Коэффициент передачи:

. (17.14)

Входное сопротивление балансного фазового детектора образуется последовательным соединением сопротивлений детекторов и равно:

RВых = 8R. (17.15)

Напряжение на выходе UВых равно:

UВых = UВых1 – UВых2 = K(UД1 – UД2). (17.16)

Вблизи φ = 180° и 270° детекторная характеристика оказывается линейной при изменении φ в значительных пределах. То есть в этой области детектирование осуществляется с наименьшими искажениями.

Усилители звуковой частоты

Усилители звуковой частоты (УЗЧ) делятся на два типа: усилители напряжения и усилители мощности.

Усилители напряжения предназначены для усиления амплитуды телефонного сигнала после демодулятора и имеют вид (рис. 18.1).

Коэффициент усиления одного каскада , где – эквивалентное сопротивление нагрузки, включающее в себя , , , . В процессе усиления телефонного сигнала, имеющего сложную частотно-временную структуру, возникают два вида искажений: нелинейные и частотные.

Нелинейность проходной характеристики транзистора приводит к тому, что зависимость , называемая амплитудной характеристикой УЗЧ, имеет верхний изгиб. Если амплитуда превышает некоторое допустимое значение, то форма сигнала на выходе будет отличаться от формы входного сигнала, что классифицируется как нелинейные искажения, приводящие к появлению на выходе гармоник полезного сигнала.

На рис. 18.2, А приведена упрощенная эквивалентная схема. Наличие в ней реактивных элементов , и приводит к неодинаковому усилению различных составляющих спектра звуковых частот, что классифицируется как частотные искажения. Частотная характеристика (рис. 18.2, Б) имеет понижение коэффициента усиления, как на нижних, так и на верхних частотах.

R1

R2

+Ek

Cp

Cp

RЭ

R2

CЭ

RВх

Свх

UВых

А)

Б)

К

RH

CP

CКэ

RВх

Свх

КН

КВ

FH

FCP

F

FB

КС

Рис. 18.1 Рис. 18.2

Понижение К на нижних частотах объясняется увеличением падения напряжений на разделительном конденсаторе , сопротивление которого при начинает расти.

На верхних частотах спектра коэффициент усиления уменьшается за счёт собственной входной диффузной ёмкости транзистора. Для количественной оценки частотных искажений используют два коэффициента: коэффициент искажений на нижних частота , коэффициент искажений на верхних частотах .

Усилители мощности строятся по трансформаторной или по двухтактной схеме (рис. 18.3).

Рис. 18.3

Типовой тракт УЗЧ состоит из усилителя по напряжению, собранного на интегральной микросхеме и усилителя мощности на транзисторах VT1, VT2, VT3, из которых два последних образуют двухтактный выходной каскад с комплиментарным включением. Усилительный тракт охвачен цепью отрицательной обратной связи (ООС), уменьшающей искажения полезного сигнала.