Fasedetektor

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 26. november 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Fasedetektor , fasekomparator (PD) - en elektronisk enhed, der sammenligner faserne af to indgangssignaler med ens eller tætte frekvenser.

To signaler føres til PD-indgangen, hvis faser skal sammenlignes, og der genereres et signal ved PD-udgangen, normalt en spænding, som er en monoton funktion af faseforskellen af indgangssignalerne i et bestemt område af faseforskel.

Det bruges i faselåste sløjfesystemer , frekvenssynthesizere , radiomodtagere , spindelhastighedsstabilisatorer, for eksempel harddiskdrev osv.

Typer af FD

XOR

Den enkleste FD er det logiske element " EKSKLUSIVT ELLER ". Når man anvender to rektangulære svingninger med lige frekvenser med samme arbejdscyklus på indgangen til dette element , for eksempel slyngninger , med nul faseforskydning, er dens udgangsspænding nul (logisk 0). Med en faseforskydning, der ikke er nul, dannes der impulser ved udgangen af elementet, hvis gennemsnitlige varighed er direkte proportional med faseforskydningen og når et maksimum (logisk 1 ved udgangen) ved en forskydning, der er lig i tilfælde af signaler med en arbejdscyklus på 2. En fasedetektor af denne type er ufølsom over for faseforskellens fortegn, og derfor skal et af signalerne have en indledende faseforskydning for at opnå en monoton afhængighed af udgangssignalet af faseforskellen. der er optimalt lig med bugten. For at midlere det pulserede udgangssignal er der installeret et lavpasfilter (LPF) ved udgangen af dette filter. $\pi$ $\pi/2$

Balance mixer

En anden type FD er fire-kvadrant multiplikatorer af to indgangssignaler, som ofte kaldes balancerede mixere . Ved udgangen af en balanceret mixer er der to gange frekvensen af indgangssignalerne og en konstant komponent proportional med faseforskellen, som følger af udtrykket:

\sin(\omega t+\alpha )\cos(\omega t+\beta )={\sin(\omega t-\omega t+\alpha -\beta ) \over 2}+{\sin(2\ omega t+\alpha +\beta ) \over 2}={\sin(\alpha -\beta ) \over 2}+{\sin(2\omega t+\alpha +\beta ) \over 2}.

Det første led i multiplikationsresultatet afhænger ikke af tid, men kun af faseforskellen, og er en konstant komponent ved fasedetektorens udgang. Det andet led er en harmonisk oscillation med en dobbelt frekvens af inputsignaler - en højfrekvent komponent. En almindelig anvendelse for en balanceret mixer er som en frekvensmixer . Hvis den balancerede mixer er designet til at fremhæve faseforskellen af signaler med ens frekvenser, filtreres højfrekvenskomponenten fra ved hjælp af et lavpasfilter.

Hvis faseforskellen af signalerne er lille, afhænger fasedetektorens udgangssignal omtrent lineært af faseforskellen i overensstemmelse med den omtrentlige lighed - begrænsningen af udvidelsen af sinusfunktionen i Maclaurin-serien med det første led: $\sin x=x-{\frac {x^{3}}{3!}}+{\frac {x^{5}}{5!}}-{\frac {x^{7} }{7!}}+...$

\sin(\alpha -\beta )=\alpha -\beta .

Kredsløbsmæssigt, afbalancerede mixere er normalt bygget i henhold til ringmodulatorkredsløb eller Gilbert- cellekredsløbet .

PD, udløst af fronterne af indgangssignalerne

PD'er af denne type er følsomme over for den relative position af fronterne af indgangssignalerne. For eksempel, hvis signal A er foran signal B, dannes positive polaritetsimpulser ved udgangen af denne PD med en varighed proportional med faseforskellen og med en gentagelseshastighed, der er lig med frekvensen af inputsignalerne. Hvis signal B er foran signal A, genereres der negative polaritetsimpulser ved udgangen. For at opnå en udgangsspænding, der er proportional med faseforskellen ved udgangen af FD'en, anvendes et lavpasfilter.

Anvendelse af FD

Den traditionelle anvendelse af FD'er er i servolåste sløjfesystemer , hvor FD'en sammen med en spændingsstyret variabel frekvensgenerator (VCO) indgår i en negativ feedback-sløjfe. Referencesignalet for dette automatiske styresystem er frekvensen af indgangssignalet, og FD er en komparator. I overførselsfunktionen af LPF, der er installeret ved udgangen af FD'en før VCO'en, indføres et yderligere nul for at sikre en fasestabilitetsmargin. I det simpleste tilfælde, hvis lavpasfilteret er et lavpas RC-filter, så kan nul i overføringsfunktionen opnås ved at inkludere en modstand med den ønskede modstand i serie med filterkondensatoren.

FD'er bruges også i synthesizere, multiplikatorer og frekvensdelere. I disse systemer føres ikke selve signalerne til PD'ens indgang, men de signaler, der opnås som et resultat af multiplikation, division, summering eller subtraktion af de ønskede frekvenser.

I radiokommunikation bruges PD i autotuningsystemer til lokaloscillatorfrekvens i superheterodyne radiomodtagere .

I telefoni bruges PD i toneopkaldsdekodningsenheder.

Når rotationshastigheden af spindlerne og akslerne er stabiliseret, føres et signal fra referenceoscillatoren til en af PD-indgangene, den anden modtager impulser fra mærkerne på hastighedsfrekvenssensoren, og udgangssignalet fra PD'en styrer ikke VCO'en, men akslens elektriske drev.

Se også

Faselåst sløjfe er et automatisk styresystem, hvor der anvendes en fasedetektor.

Kilder

Horowitz P. , Hill W. The Art of Circuitry (i 2 bind) = The Art of Electronics. - M . : Mir, 1980. - T. 2. - 590 s.
/ Mike Curtin og Paul O'Brien . Faselåste sløjfer til højfrekvente modtagere og sendere-3 , analog dialog , analoge enheder (juli/august 1999). Hentet 25. april 2006.