Курсовая работа: Расчет фазового детектора

2.4 Коммутаторный фазовый детектор

Такой фазовый детектор выполнен в виде балансного перемножающего устройства с дифференциальным входом. Входной сигнал U₁ подается на базу транзистора Т₁ , сигнал управляющего напряжения U₂ подается непосредственно на затвор полевого транзистора Т₃ . Последний работает как управляемый напряжением аттенюатор с нулевым смещением на участке исток-сток. Вследствие баланса цепи по постоянному току управляющее напряжение, приложенное к затвору Т₃ , изменяет только сопротивление накала полевого транзистора, не влияя на условие передачи постоянных смещений в цепи. При использовании рассмотренной балансной схемы рис (14), перемножителя в спектре выходного напряжения удается значительно ослабить составляющую частоты₂ и все комбинационные составляющие, за исключением ω₂ ±ω_{1 .} Составляющие частоты ω₁ при этом из спектра не исключаются. Однако при выполнении условия ω₁ -ω₂ ≤ω₁ ее влияние почти не сказывается, так как она будет подавлена фильтром, стоящим после фазового детектора. Допуская ,что участок затвор –канал имеет безконечное сопротивление и что амплитуда напряжения сигнала U₁ значительно меньше напряжения отсечки полевого транзистора, можно показать что коэффициент передачи передачи фазового детектора для симметричного выхода может быть выражен в следующем виде:

Где S_нач - начальная крутизна полевого транзистора Т₃ при (U_зи =0);

U_зи.отс - напряжение отсеки Т₃ ;

R_н - сопротивление нагрузки каждого плеча схемы;

U₂ - амплитуда управляющего напряжения на затворе.

Входное сопротивление схемы на частоте сигнала определяя ется велечиной разных сопротивлений R₁ R₂ и имеет порядок .

Максимально возможный коэффициент такого фазового детектора при условии U₂ =0.5U_зи.отс определяется выражением:

3.Выбор и обоснование схемы фазового детектора

Рассмотрим балансный ФД. Такой детектор состоит из двух встречно включенных амплитудных детекторов, нагрузкой являются соответственно резисторы и конденсаторы При этом . Одно из входных напряжений подводится к схеме с помощью

трансформатора со средней точкой таким образом, чтобы составляющие этого напряжения имели одинаковую амплитуду и действовали на диоды тоесть и .Второе входное напряжение через трансформатор подводится к диодам с одной фазой. Таким образом, на каждом из диодов действует сумма двух напряжений конденсаторыи для токов частот представляют короткое замыкание:

Рис.16

Амплитуды результирующих напряжений можно определить графически с помощью векторных диаграмм рисунок (16).

Результирующий фазовый угол φ между векторами определяются равенством φ=

С помощью диограмм можно получить получить значение результирующих амплитуд напряжений, приложенных к диодам

(8);

(9);

Напряжение детектируется на нагрузках амплитудных детекторов возникнут напряжения где коэффициент передачи амплитудного детектора.

Результирующее выходное напряжение фазового детектора:

Это выражение представляет собой уравнение импульсно-фазовой характеристики балансного фазового детектора. Крутизну характеристики балансного фазового детектора можно найти, дифференцируя уравнение его импульсно-фазовой характеристики:

(10);

Уравнение () можно упростить, разложив каждое слагаемое в степенной ряд и ограничившись первыми членами разложения

(11);

При этом по-прежнему определяется выражением (10). Если амплитуда одного из входных напряжений существенно больше амплитуды другого (например) уравнение характеристики оказывается еще более простым: (12);