|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Синхронный детектор с удвоением напряжения
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору 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
Автор: Ю.Реутов, г.Екатеринбург
раздел сайта Инфракрасная техника журналы Левша (годовые архивы) книга Испытания электрооборудования блочных станций. Бажанов С.А., 1979 книга Преобразование частоты. Изюмов Н.М., 1965 статья Маломощный полевой транзистор КП214А9 статья С какого времени в нашу пищу попал кофеин? справочник Сервисные режимы телевизоров зарубежных телевизоров. Книга №10
Комментарии к статье: Erg Рисунки не соответствуют статье. Диаграмма 2Erg Спасибо, исправили. OneTech Это действительно офигенно. Странно почему не применяется. Но всё же, конденсатор я бы включил по другому. Конденсатор малой ёмкости (условно перекачивающий) лучше одним выводом посадить на землю, вторым выводом на переключающий "контакт" мукса. При этом один из "контактор" мукса нужно подключить к УРЧ (вход) а второй к фильтрующему (выходному, относительно большой ёмкости) конденсатору.
|