Разделы
Рекомендуем
|
Автоматическая электрика Автоматика радиоустройств § 22 2] Системы автоматического слежения за частотой колебаний Таким образом, Иф.д ftS 2 Kv.ilmi COS ф = Кф.лит1 COS ф. Величина называется коэффициентом передачи ФД. Наибольшего и наименьшего значения (+2Kv.Uт\) выходное напряжение достигает при ф=0±2йя и ф=я±2&п (k - натуральное число). Umz <g Umi иФ.д - 2 KnUmz cos ф. Если амплитуда колебаний одинакова, т. е. Umi = Umi=um, то для разности фаз ф= =0-е-я (рис. 22-7,6). ф.д = 2 У~2КЛ Um cos + ф j . Рис. 22-8. Кольцевой фазовый детектор. В случае малых сигналов, когда детектирование квадратичное, где Кд - коэффициент детектирования (черта сверху означает усреднение по времени). Отсюда получаем: ыф.д=2Яд 7 2- Для синусоидальных входных сигналов, сдвинутых по фазе на угол ф, Кольцевой - ФД (рис. 22-8) отличается от балансного ФД наличием диагональных диодов Д3 и Дц. Он используется в том случае, когда требуется более точно выполнить операцию умножения и усредне- ния, так как благодаря диагональным диодам осуществляется компенсация нечетных гармоник входных сигналов. Коэффициент передачи кольцевого ФД при прочих равных условиях приблизительно в 2 раза ниже, чем балансного. С 0JB5 С1.0,05 втгп Рис. 22-9. Несимметричный (одноламповый) коммутаторный фазовый детектор. Коммутаторные ФД обычно используются на сравнительно низких частотах (до нескольких сот килогерц), поскольку в слу- чае колебаний очень высоких частот возникают трудности получения коммутирующего опорного сигнала достаточной амплитуды. В несимметричном ФД (рис. 22-9) опорный сигнал поступает на экранирующую (или третью) сетку пентода. Амплитуда напряжения опорного сигнала Uon должна быть такой, чтобы осуществлялась коммутация анодного тока лампы. В отсутствие сигнала рассогласования ир, подаваемого на управляющую сетку, анодный ток i имеет прямоугольную симметричную форму (рис. 22-10, с, диаграмма /). При подаче сигнала рассогласования ыр анодный ток лампы ta=tai будет повторять по форме этот сигнал, причем приращение постоянной составляющей At зависит от разности фаз ф между сигналом рассогласования и первой гармоникой опорного напряжения. Приращение среднего значения выходного напряжения выражается соотношением ЫФ-Д~ ~ Ump cos ф, где S-крутизна характеристики пентода; Ra-сопротивление нагрузки; Ufop - амплитуда сигнала рассогласования. Сглаживание (усреднение) осуществляется фильтром R&C . / 2я \ aC = r>> j. Общее напряжение на аноде лампы U& = £а - (0,5 /оЯа + Alafla),
Рис. 22-10. Временные диаграммы, характеризующие работу коммутаторного фазового детектора. о - для фазового сдвига Ф=0; б - для фазового сдвига ф-д/2; У - анодные токи ламп при подаче только опорного сигнала; 2 - сигнал рассогласования; 3, 4 - анодные токн ламп прн подаче сигнала рассогласования, диаграммы ta2 относятся к схеме симметричного ФД (рис. 22-11). где /о - постоянная составляющая анодного тока при i7mp=0. Во многих случаях наличие постоянной составляющей значительной величины нежелательно. Кроме того, ее величина зависит от параметров лампы и от амплитуды коммутирующего напряжения. Поэтому изменения постоянной составляющей, обусловленные нестабильностью анодного тока и амплитудой коммутирующего напряжения, могут привести к изменению выходного напряжения, сравнимого с изменением напряжения, обусловленного отклонением фазы ср. В симметричном ФД опорное напряжение подается на аноды ламп (рис. 22-11), так что осуществляется коммутация анодных (а токов, как это видно на диаграмме рис. 22-10. Постоянная времени вы- бирается из условия RC> -, где со - круговая частота входных колебаний. По схеме, аналогичной рис. 22-11,6, может быть построена схема ФД на транзисторах (рис. 22-11,в). Если сигнал рассогласования не подан, то в симметричной схеме однотипные уСи. лительные элементы, одинаковые номиналы элементов R и С), выходное напряжение равно нулю, так как падения напряжения постоянных составляющих на резисторах R одинаковы по величине и противоположны по знаку. При подаче сигнала рассогласования симметрично на управляющие электроды усилительных элементов (сетки ламп или базы транзисторов) токи усилительных элементов повторяют по форме сигнал рассогласования, в результате чего анодные (коллекторные) токи .получают приращения л/ противоположных знаков, абсолютные значения которых зависят от сдвига фаз ср. Выходное напряжение лампового ФД с элементами RC в цепи катода (рис. 22-11, а) выражается соотношением ф-д= - 5д RVm cos ср= = Аф.д Um cos ср. (22-3) Коэффициент передачи ФД: L dUm ]Ф=о я А Здесь l+0,bSR+0,bRIRm 1 ~ llSR + 0,B + 0,BISRm Rbh S - внутреннее сопротивление и крутизна характеристики ламп. Приведенная формула справедлива при условии, что во время действия коммутирующего напряжения лампы работают в линейном режиме. При отсутствии сигнала рассогласования И действии опорного напряжения Uon через лампу проходит ток с амплитудой 1т- Последний находится как пересечение нагрузочной прямой, всходящей ИЗ ТОЧКИ. Ua=Uou ПОД уГЛОМ 01 = =arctg 2/R, с сеточной характеристикой Uc = Uc0. Рабочая точка, определяемая пересечением этих линий, должна располагаться в области, наиболее удаленной от нелинейных участков характеристик ламп. Чтобы достичь этого, на сетки ламп подается дополнительное смещение от источника (положительный полюс источника обращен к сет--Кам) см = Uca -f 0,5 ItiiRk - Uca -f* /о-к- Здесь /0=0,5 Im - постоянная составляющая анодного тока одной лампы при отсутствии сигнала рассогласования. Если нагрузочные элементы RC располагаются в анодных цепях ламп и выходное напряжение снимается с анодов (рис. 22-11,6), то коэффициент передачи ФД К 2 у г. 2 S я я l+*/2RB (предполагается, что лампы работают в линейном режиме). Ясно, что коэффициент передачи ФД в этой схеме может быть значительно выше, чем в схеме с элементами RC в катодных цепях ламп. Основной недостаток описанных схем состоит в наличии дрейфа нуля, обусловленного изменением постоянных составляющих токов усилительных элементов. Поэтому при использовании таких схем требуется начальная балансировка, которая осуществляется переменным резистором Re сравнительно небольшого сопротивления (порядка 3-5 ком). Фазовые детекторы обладают инерционностью, обусловленной наличием RC-фильтра. Для изменения амплитуды на входе при постоянном значении ср детектор может быть представлен инерционным звеном с передаточной функцией Гф.д = RC. Частотные различители (детекторы, дискриминаторы). Преобразовательные свойства частотного дискриминатора (ЧД), используемые в системах АСЧ, выражаются равенством \ ч.д = Кч.к([ - [ ) = = Кч.я&! (22-4) и представляются структурной схемой на рис. 22-12. Здесь f - частота входных колебаний; Кч.к - коэффициент передачи ЧД, Af=f-fo - расстройка. Рис. 22-11. Коммутаторный фазовьй детектор о ** симметричным входом. Частота f0, при которой выходное напряжение ЧД равно нулю, называется п е -реходной частотой (собственно частотой настройки). В реальных схемах зависимость ич.п~ =cp(f) [или ыч.д=ср(Д7)] имеет вид дискриминационной кривой (рис. 22-13). Она называется основной характеристикой ЧД. Соотношение (22-4) выполняется лишь на линейном участке аЬ характеристики вблизи переходной частоты fo. Коэффициент передачи ЧД К - (dU4-A / du4-M )
|
© 2010 KinteRun.ru автоматическая электрика
Копирование материалов разрешено при наличии активной ссылки. |