Частотный дискриминатор

На рисунке 4.14 представлена упрощённая схема ЧМ – детектора (частотного дискриминатора), используемая во многих приёмниках ЧМ – сигналов, в устройствах измерительной техники и автогенераторах гармонических колебаний для автоматической подстройки частоты.

Рис.4.14. Частотный детектор.

Схема ЧМ – детектора содержит резонансный усилитель – ограничитель на ОУ, к выходу которого подключены два индуктивно связанных контура, настроенные на несущую частоту ω₀ и осуществляющие преобразование ЧМ сигнала в АМ – ЧМ – колебание. Преобразованное подобным образом сложное колебание детектируется одновременно двумя идентичными АМ – детекторами, соединёнными последовательно. Конденсаторы в схеме: С_р – разделительный, С_П - блокировочный, а дроссель L _др преграждает путь протеканию тока высокой частоты через нагрузку детектора.

Принцип действия частотного детектора заключается в линейном преобразовании отклонения частоты в изменении фазового сдвига высокочастотного колебания и соответственно изменения направления вектора амплитуды с последующим амплитудным детектированием. Для пояснения его работы обратимся к векторным диаграммам (рис. 4.15, а - в).

Рис.4.15 Векторные диаграммы к частотному детектору: а) - в отсутствии модуляции; б) - частота выше резонансной; в) - частота ниже резонансной.

На этих диаграммах векторы напряжений отражают разности потенциалов между точками 0, A, B и D, показанными на рис. 4.14. Поскольку контуры усилителя и амплитудных детекторов имеют индуктивную связь, то одно из напряжений U₂/2 на входах диодов синфазно, а другое – противофазно выходному напряжению операционного усилителя U₁. Напряжение на аноде диода VD 1 равно сумме двух напряжений U_D1 = U₁ + U₂/2; а напряжение на аноде диода VD 2: U_D2=U₁ - U₂/2.

При отсутствии модуляции (частота ЧМ – сигнала ω₀ совпадает с резонансными частотами ω_р контуров) напряжение U1 в контуре усилителя опережает по фазе ток I₁ на 90°. При этом напряжения U₂/2 и - U₂/2 на контурах амплитудных детекторов также опережают по фазе ток I₁ на 90°.

Соответствующая этому случаю, векторная диаграмма приведена на рис. 4.15, а). Напряжения U_D1 и U_D2 на диодах амплитудных детекторов при этом равны, и выходное напряжение U_вых =0.

В случаях отклонении мгновенной частоты ЧМ – сигнала ω от резонансной ω_р на значение Δω напряжение U₁ на контуре усилителя получит по отношению к току I₁ дополнительный фазовый сдвиг ± φ, знак и величина которого определяется ФЧХ параллельного контура. Векторные диаграммы напряжений на контурах (при частотах ЧМ – сигнала выше или ниже резонансной) приведены на рис. 4.15б, в. В этих случаях напряжения U_D1 и U_D2 не будут равны и на выходе ЧМ – детектора появится выходное напряжение U_вых, отражающее передаваемое сообщение. Зависимость выходного напряжения U_вых от величины Δω=ω- ω₀ называется детекторной характеристикой, типичный вид которой представлен на рис. 4.16.

Рис.4.16 Детекторная характеристика

Дата добавления: 2014-01-13