Виды фазовых детекторов

Однотактный диодный ФД. Детектор выполнен по однотактной схеме (рис.113).

Рисунок 113 – Однотактный диодный ФД

Для осуществления фазового детектирования к диоду прикладывается входной сигнал и опорное напряжение; напряжение на выходе ФД определяется выражением (12.1), полученным при .

Характеристика детектирования диодного ФД, согласно (12.1), близка к косинусоиде.

Принцип действия ФД по схеме рис.112 можно пояснить, рассматривая его не как параметрическую цепь, а как систему с амплитудным детектированием суммы двух гармонических колебаний ( ) (рис.114, а).

На входе такого АД действует суммарное напряжение

.

Рисунок 114 – К вопросу принципа действия ФД

Эти два колебания имеют одинаковую частоту, но разные фазы.

В результате векторного сложения двух напряжений (рис.114, б) получают напряжение той же частоты, но другой фазы.

Амплитуда суммарного колебания

.

Напряжение на выходе АД с коэффициентом передачи

. (12.2)

Согласно (12.2), напряжение на выходе ФД зависит от входного сигнала; вид зависимости от определяется отношением .

В общем случае характеристика детектирования существенно отличается от косинусоиды (рис.115, а).

Рисунок 115 – Характеристики детектирования ФД

Если , то

.

Таким образом, при малых амплитудах входного сигнала характеристика детектирования однотактного диодного ФД имеет косинусоидальную форму.

Если , то

;

в этом случае характеристика детектирования представляет собой циклоиду (рис.115, б), сильно отличающуюся от косинусоиды.

Балансный ФД. Такой ФД представляет собой два диодных однотактных ФД (рис.116), каждый из которых работает на свою нагрузку.

Рисунок 116 – Балансный ФД

В результате этого на выходе каждого плеча ФД создается напряжение и встречной полярности, поэтому

.

Входное напряжение подводится к диодам в противоположной полярности, поэтому фаза напряжения отличается на 180°.

Опорное напряжение прикладывается к диодам в одинаковой фазе, поэтому

;

.

Следовательно,

.

Характеристики детектирования плеч и всего ФД при показана на рис.117.

В кольцевом ФД используются два балансных ФД, при этом симметричность характеристики детектирования улучшается, а коэффициент передачи детектора возрастает.

Рисунок 117 – Характеристики детектирования балансного ФД

Выводы:

1) Балансный ФД – это сочетание двух однотактных ФД, каждый из которых работает на свою нагрузку и создает на них взаимно противоположные напряжения; разность этих напряжений определяет продетектированное напряжение на выходе балансного ФД. Полярность сигналов на диодах обратна, опорного напряжения – одинакова.

2) Характеристика детектирования балансного ФД по сравнению с однотактным более симметрична и проходит через нуль. Симметричность этой характеристики проявляется и при .