Vaiheen ilmaisin

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 26.11.2021 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Vaiheilmaisin , vaihevertailija (PD) - elektroninen laite, joka vertaa kahden saman tai läheisen taajuuden tulosignaalin vaiheita.

PD-tuloon syötetään kaksi signaalia, joiden vaiheita on verrattava, ja PD-lähtöön muodostetaan signaali, yleensä jännite, joka on tulosignaalien vaihe-eron monotoninen funktio tietyllä alueella. vaihe-ero.

Sitä käytetään vaihelukitussa silmukkajärjestelmissä , taajuussyntetisaattoreissa , radiovastaanottimissa , karan nopeuden stabilaattoreissa, esimerkiksi kiintolevyasemissa jne.

FD:n tyypit

XOR

Yksinkertaisin FD on looginen elementti " EXCLUSIVE OR ". Käytettäessä tämän elementin sisäänmenoon kahta suorakulmaista värähtelyä, joilla on sama taajuus yhtä suurella käyttöjaksolla , esimerkiksi mutkittelee , nollavaihesiirrolla, sen lähtöjännite on nolla (looginen 0). Nollasta poikkeavalla vaihesiirrolla elementin lähtöön muodostuu pulsseja, joiden keskimääräinen kesto on suoraan verrannollinen vaihesiirtoon ja saavuttaa maksimin (logiikka 1 lähdössä) signaalien tapauksessa yhtä suurella siirrolla. jonka toimintajakso on 2. Tämän tyyppinen vaihetunnistin on epäherkkä vaihe-eron etumerkille, joten jotta saadaan lähtösignaalin monotoninen riippuvuus vaihe-erosta, yhdellä signaaleista on oltava alkuvaihesiirto joka on optimaalisesti sama kuin meander. Pulssilähtösignaalin keskiarvoa varten tämän suodattimen lähtöön on asennettu alipäästösuodatin (LPF) . $\pi$ $\pi/2$

Tasapainosekoitin

Toinen FD-tyyppi on kahden tulosignaalin neljän neljänneksen kertoimet, joita kutsutaan usein balansoiduiksi sekoittimiksi . Balansoidun sekoittimen lähdössä on kaksinkertainen tulosignaalien taajuus ja vakiokomponentti, joka on verrannollinen vaihe-eroon, mikä seuraa lausekkeesta:

\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}.

Kertoluloksen ensimmäinen termi ei riipu ajasta, vaan vain vaihe-erosta ja on vakiokomponentti vaiheilmaisimen lähdössä. Toinen termi on harmoninen värähtely tulosignaalien kaksinkertaisella taajuudella - korkeataajuinen komponentti. Tasapainotetun mikserin yleinen sovellus on taajuussekoitin . Jos balansoitu mikseri on suunniteltu korostamaan samantaajuisten signaalien vaihe-eroa, niin korkeataajuinen komponentti suodatetaan pois alipäästösuodattimella.

Jos signaalien vaihe-ero on pieni, vaihe-ilmaisimen lähtösignaali riippuu suunnilleen lineaarisesti vaihe-erosta likimääräisen yhtälön mukaisesti - Maclaurin-sarjan sinifunktion laajenemisen rajoitus ensimmäisellä termillä: $\sin x=x-{\frac {x^{3}}{3!}}+{\frac {x^{5}}{5!}}-{\frac {x^{7} }{7!}}+...$

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

Piirikohtaisesti tasapainotetut sekoittimet rakennetaan yleensä rengasmodulaattoripiirien tai Gilbert- kennopiirin mukaan .

PD, laukaisee tulosignaalien etuosat

Tämän tyyppiset PD:t ovat herkkiä tulosignaalien etuosien suhteelliselle sijainnille. Esimerkiksi, jos signaali A on signaalia B edellä, tämän PD:n lähtöön muodostetaan positiivisen polariteetin pulsseja, joiden kesto on verrannollinen vaihe-eroon ja joiden toistotaajuus on yhtä suuri kuin tulosignaalien taajuus. Jos signaali B on signaalia A edellä, ulostulossa generoidaan negatiivisen polariteetin pulsseja. FD:n lähdön vaihe-eroon verrannollisen lähtöjännitteen saamiseksi käytetään alipäästösuodatinta.

FD:n soveltaminen

FD :iden perinteinen sovellus on servolukittu silmukkajärjestelmä , jossa FD yhdessä jänniteohjatun vaihtelevan taajuusgeneraattorin (VCO) kanssa sisältyy negatiiviseen takaisinkytkentäsilmukkaan. Tämän automaattisen ohjausjärjestelmän vertailusignaali on tulosignaalin taajuus, ja FD on vertailija. LPF: n siirtotoiminnossa , joka on asennettu FD:n lähtöön ennen VCO:ta, lisätään ylimääräinen nolla vaiheen stabiilisuusmarginaalin varmistamiseksi. Yksinkertaisimmassa tapauksessa, jos alipäästösuodatin on alipäästösuodatin RC-suodatin, niin siirtofunktion nolla voidaan saada liittämällä halutulla resistanssilla varustettu vastus sarjaan suodatinkondensaattorin kanssa.

FD:itä käytetään myös syntetisaattoreissa, kertoimissa ja taajuudenjakajissa. Näissä järjestelmissä PD:n sisäänmenoon ei syötetä itse signaaleja, vaan haluttujen taajuuksien kerto-, jakolasku-, summa- tai vähennystuloksena saadut signaalit.

Radioviestinnässä PD:tä käytetään paikallisoskillaattoritaajuuden automaattisissa viritysjärjestelmissä superheterodyne - radiovastaanottimissa .

Puhelimessa PD:tä käytetään äänipuhelun dekoodauslaitteissa.

Kun karojen ja akselien pyörimisnopeus on vakiintunut, signaali referenssioskillaattorilta syötetään yhteen PD-tuloista, toinen vastaanottaa pulsseja nopeusanturin merkeistä ja PD:n lähtösignaali ei ohjaa sitä. VCO, vaan akselin sähkökäyttö.

Katso myös

Vaihelukittu silmukka on automaattinen ohjausjärjestelmä, jossa käytetään vaiheilmaisinta.

Lähteet

Horowitz P ., Hill W. The Art of Circuitry (2 osassa) = The Art of Electronics. - M . : Mir, 1980. - T. 2. - 590 s.
/ Mike Curtin ja Paul O'Brien . Vaihelukitut silmukat suurtaajuisille vastaanottimille ja lähettimille-3 , Analoginen dialogi , Analogiset laitteet (heinäkuu/elokuu 1999). Haettu 25. huhtikuuta 2006.