у преобразователя выделение выходного сигнала осуществляется полосовым фильтром, а у ФД - фильтром нижних частот. Отсюда следует, что для ФД можно использовать все виды преобразователей частоты, рассмотренные в гл. 7, прн условии замены в выходной цепи полосового фильтра на ФНЧ. В качестве перемножителей сигналов, так же, как в преобразователях частоты, могут быть использованы любые нелинейные и параметрические элементы: диоды, транзисторы, ИС (дифференциальные каскады, ключевые схемы, аналоговые перемножнтели, операционные усилители).

По типу перемножителей различают векторомерные ФД, ключевые ФД, ФД на аналоговых перемножнтелях. Первые нз них, в свою очередь, подразделяются на диодные (однотактные, балансные, кольцевые) и на дифференциальных транзисторных каскадах.

Как видно из выражения (9.7), выходное напряжение ФД зависит как от фазового сдвига ф, так и от амплитуд входных сигналов 6, и t/g ТО есть, по существу, детектор представляет собой амплитудно-фазовый детектор. Для перехода к ФД требуется, как и в ЧД, применение OA. По способу ограничения амплитуды различают ФД с внешним и внутренним ограничением. Структурная схема векторомерного ФД с внешним OA представлена на рис. 9.11, б.

Основной характеристикой ФД является зависимость u от разности фаз между сигналом и опорным напряжением. Особенностью детекторной характеристики ФД является ее периодичность (рнс. 9.11, в). К основным параметрам ФД относят крутизну его детекторной характеристики 5фд =

5ф

и коэффициент передачи напряжения Кфд = U /U

9.2. Схемы ограничителей, частотных и фазовых детекторов

Ограничители амплитуды

Ограничитель амплитуды на транзисторе (рнс. 9.12) представляет селективный усилитель, отличающийся пониженным напряжением на коллекторе. Выбором начального базового тока б н У' наклона начальной динамической характеристики ctg = -{ рабочую точку А устанавливают на семействе выходных характеристик вблизи области насыщения с учетом примерного равенства отрезков АВ и АС нагрузочной прямой tg а = = пр-оэ- Ограничение амплитуды коллекторного тока происходит сверху

\ ОИметь наоищения

I отсечки Ukj

Рис. 9.12. Траизнсторный ограничитель амплитуды

Рис. 9.13. Диодные ограничители амплитуды

за счет перехода в область насыщения я снизу в результате отсечкя но входной цепи транзистора. Величина порогового напряженяя транзисторных ограничителей (/д^оа (0,05...0,5) В.

OA на диодах показан на рис. 9.13. До тех пор, пока напряжение на контуре f/ < пор, Дяоды заперты и не шунтируют нагрузки усилителя. Когда амплятуда напряженяя на контуре превышает напряженяе запирания, дяоды открываются и через них протекают импульсы тока д=д1 + д2- Первая гармоняка этого тока определяет входное сопротивление диодной схемы /вх Д - кт/д1 т> шунтярующее контур. Эквивалентное сопротивленяе контура изменяется в противофазе с AM, т. е. происходят подавленяе AM входного сигнала. Анализ работы схемы показывает, что с у^елячением произведения 5д/?дз, где 5д - крутязна ВАХ диода, подавление AM возрастает и может достигать 20 дБ [31]. Отличие динамического подавителя, представляющего собой дяодный Д с изменяющямся входным сопротявлением, показанного на рис. 9.13, в, состоит в том, что схема работает без напряженяя смещения. Такой режим достигается за счет инерционности нагрузочной цепи RJ > 7AMmax ДС Т'дм ах ~ о-ьший период AM ВХОДНОГО сигнала. При этом напряжение V - const, в результате чего входное сопротивление детекторной цепочки изменяется в такт с AM. Подавление AM тем эффективнее, чем больше отношение Ro/Rx д- следует смешивать OA с ограничителями мгновенных значений, которые не содержат селективных элементов и обеспечивают постоянство мгновенных значений выходного напряжения.

Частотные детекторы

Амплитудно-частотные ЧД. Наиболее простыми и наименее качественными из них являются ЧД с асимметричной ДХ. Схема ЧД с одиночным расстроенным колебательным контуром не отличается от схем амплитудных Д. Преобразование вида модуляции показано на рис. 9.14, где /С {/(.)-резонансная характеристика колебательного контура. Нелинейная зависимость напряжения на контуре от частоты приводит к существенным нелинейным искажениям, достигающим по 10...20 %.

ЧД на дифференциальном каскаде. В основу ЧД рнс. 9.15 положен кас-код VT1, VT2 с неравномерной АЧХ. К коллектору VT2 подключен АД с удвоением выходного напряжения. Детектор работает в области ультразвуковых частот. В этом же частотном диапазоне может быть использован ЧД с активным RC-фильтром (рис. 9.16). Частотнозависимым элементом по-прежнему является /?С-цепочка, которая задает фазу управляющего сигнала на базе транзистора VT. Выходной ток транзистора подзаряжает конденсатор Са, с которого снимают U (/).

Чтобы улучшить форму детекторной характеристики, расширить ее линейный участок и сделать ее симметричной относительно отклонений частоты от некоторого начального значения, применяют дифференциальные ЧД.

Частотный дискриминатор с взаимно расстроенными контурами. Два варианта таких схем изображены ца рис. 9.17. Обе схемы можно рассматривать как совокупность двух одноконтурных ЧД, в одном из которых контур настроен на частоту /о1 = fa~ Д/о. а в другом иа частоту / = } -{- А/о- Так как выпрямленные амплитудными детекторами напряжения включены встречно, то {/.х ЧД = /Сд1£/к1 -

- /Сдз^кг 1 Ki к2~ напряжения на контурах. Для получения симметричной СДХ необходимо, чтобы полосы пропускания контуров были одинаковыми. При этом обобщенные расстройки контуров равны

Рис. 9.14. Диаграммы работы ЧД с одиночным расстроенным контуром

А -г

->

9.15. ЧД на дифференцирующем каскаде

9.16. ЧД с активным ЛС-фильтром