Синхронный детектор с удвоением напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Приводится схема двухполупериодного синхронного детектора с удвоением напряжения, позволяющая с использованием одной микросхемы детектировать обе ортогональные компоненты гармонического сигнала.

Синхронный детектор позволяет получить информацию об амплитуде и фазе принимаемого сигнала, а также подавить сопутствующие помехи [1]. По этой причине многообразные разновидности синхронных детекторов широко применяются в современной технике. Вместе с тем, применение неудачного варианта синхронного детектора может воспрепятствовать получению ожидаемых результатов.

Прежде всего, следует предостеречь от применения однополупериодного синхронного детектора [2]. На рис 1 показана его схема.

Рис. 1

Он состоит из электронного (или механического) ключа Кл и простейшего фильтра нижних частот RC, причем роль резистора R чаще всего выполняет внутреннее сопротивление источника входного сигнала и открытого ключа.

Рис. 2 иллюстрирует его работу и не требует пояснений. Изъян такого детектора проявляется при наличии во входном напряжении Евх, наряду с полезным сигналом, переменного напряжения с частотой, много меньшей частоты полезного сигнала (например, инфранизкочастотных шумов входного каскада).

Рис. 2

На рис. 3 изображена положительная полуволна такого напряжения.

Рис. 3

Как видно из рисунка, напряжение помехи практически беспрепятственно проходит через однополупериодный синхронный детектор, лишая его частотной избирательности.

Двухполупериодный синхронный детектор осуществляет инверсию четных или нечетных полупериодов входного сигнала [3] с их последующим суммированием. При этом не только повышается коэффициент преобразования полезного сигнала (рис. 4), но и устраняются помехи от низкочастотных (относительно сигнала) напряжений, как показано на рис. 5.

Рис. 4

Рис. 5

Существует множество разновидностей опубликованных схем двухполупериодных синхронных детекторов [3-5]. Как правило, это дифференциальный операционный усилитель с поочередной подачей полупериодов детектируемого сигнала на инвертирующий и неинвертирующий входы, осуществляемой электронными ключами. Таким образом, для детектирования одной компоненты полезного сигнала требуется микросхема операционного усилителя и микросхема аналогового ключа (или дискретные полевые транзисторы), не считая многочисленных резисторов и конденсаторов ("обвязки").

Автор предлагает для использования более простую и эффективную схему двухполупериодного синхронного детектора с удвоением напряжения. Она базируется на широко известной схеме двухполупериодного диодного выпрямителя с удвоением напряжения [6], в которой выпрямительные диоды заменены электронными ключами. Несмотря на тривиальность такого схемотехнического решения (рис 6), оно не встречалось в известной автору литературе.

Рис. 6

Здесь в нечетные полупериоды полезного сигнала происходит заряд конденсатора Спосл до его амплитудного значения, а в четные - полезный сигнал, в сумме с полученным зарядом, поступает на выход устройства. На рис. 7 показан пример реализации двухполупериодного синхронного детектора с удвоением напряжения, детектирующего синфазную и квадратурную компоненты полезного сигнала на одной микросхеме аналогового переключателя К561КП1 (зарубежный аналог - микросхема CD4052BC).

Рис. 7

Коммутирующие напряжения с частотой полезного сигнала f и удвоенной частотой 2f обычно нетрудно получить с помощью синтезатора частот или микроконтроллера.

Предложенный детектор использовался в десятках магнитометров и металлодетекторов при частотах от десятков герц до десятков килогерц и хорошо себя зарекомендовал.

Литература

1. Ж. Макс. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях, т. 2. - М.: Мир, 1983.
2. В. А. Богденко. Феррозондовый магнитометр с миниатюрным датчиком. Приборы и техника эксперимента, 1993, № 3, с 157-160.
3. Г. Петин. Ключевой синхронный детектор. Схемотехника, № 3,2003, с. 14-15.
4. В. С. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.
5. А. И. Щедрин. Новые металлоискатели для поисков кладов и реликвий. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
6. А. А. Куликовский (ред.). Справочник радиолюбителя. - М.: ГЭИ, 1961.

Автор: Ю.Реутов, г.Екатеринбург

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Светящиеся растения заменят фонари и светильники 16.12.2017 На освещение улиц и квартир тратится до 20% производимого электричества. Одним из вариантов снижения этих энергозатрат может стать использование биолюминесцентных растений. Идея звучит фантастично, но разработки в этой области с использованием генной инженерии уже ведутся. Природа одарила многие организмы способностью светиться, но биолюминесцентные растения пока встречаются только в фантастическом фильме "Аватар". Ученые пытаются исправить ситуацию, задействовав генную инженерию. Ранее они уже внедряли гены люминесцентных бактерий и светлячков в растения, например, в табак. Однако было трудно заставить нужные гены работать в нужных органах растений. Чтобы сделать свечение растений контролируемым, сотрудники Массачусетского технологического института отказались от генной инженерии в пользу нанотехнологий. Они создали кремниевые и полимерные наночастицы разного размера, которые перемещались внутри растения по строго определенным направлениям. Внутри каждой частицы содержалось одно из трех веществ: испускающий свет люциферин; люцифераза, которая модифицировала его и заставляла светиться; а также кофермент А, повышавший активность люциферазы. Частицы под давлением в водной среде внедрялись в устьица кресс-салата и других растений. Исследователи могли контролировать, в каких растительных тканях окажутся введенные вещества, поскольку это зависело от размера и поверхностного заряда наночастиц. Получившийся в результате светящийся кресс-салат оказался в 100 000 раз ярче, чем генно-модифицированный табак и наполовину таким же ярким, как светодиод мощностью 1 мкВт. Свечение регулируется: его можно отключить, добавив соединение, блокирующее действие люциферазы. Пока технологии хватает на 4 часа, а количество света составляет лишь одну тысячную от необходимого для чтения, но исследователи полагают, что у их идеи значительные перспективы. Возможно, в будущем им удастся создать растения, которые смогут светиться всю жизнь. В таком случае деревья на городских улицах можно будет превратить в фонари, а домашние растения в горшках - в ночники.

Другие интересные новости:

▪ Противопожарное покрывало для автомобиля

▪ Коллективный разум у насекомых

▪ Беспроводные наушники Sony WF-1000XM3 с активным шумоподавлением

▪ Новую Зеландию поразили 66 тысяч молний

▪ Пучок холодных атомов без лазерного охлаждения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Метать жребий об одеждах. Крылатое выражение

▪ статья Смогли бы вы обозвать кого-нибудь эскимосом? Подробный ответ

▪ статья Делопроизводитель. Должностная инструкция

▪ статья Простой синхронный умножитель частоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бутылка и воздушный шар. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025