|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Máy dò đồng bộ chính. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư Nguyên lý hoạt động của bộ dò đồng bộ khóa được minh họa trong hình. 1.
Thiết bị có một đầu vào vi sai. Hai tín hiệu được phát hiện bằng nhau được đưa ngược pha tới một công tắc điện tử tốc độ cao. Để đơn giản, trong Hình. 1 công tắc được hiển thị là cơ học. Chúng tôi sẽ cho rằng nó là lý tưởng, tức là, chuyển mạch xảy ra ngay lập tức và điện trở của nó ở trạng thái đóng bằng không. Hoạt động của công tắc được điều khiển bởi một tín hiệu, thường được gọi là tham chiếu. Để tín hiệu tham chiếu điều khiển hoạt động của công tắc sao cho tiếp điểm chuyển động của nó luôn được kết nối với đầu vào hiện có điện áp dương. Điều này có thể thực hiện được nếu tín hiệu tham chiếu được đồng bộ hóa với tín hiệu được phát hiện, đó là lý do tại sao bộ phát hiện này được gọi là đồng bộ. Để rõ ràng, sẽ rất hữu ích khi đưa ra khái niệm về góc dịch pha j giữa tín hiệu được phát hiện và tín hiệu tham chiếu, trong trường hợp này j = 0. Ở đầu ra của công tắc, chúng ta thu được tín hiệu trùng khớp về hình dạng với tín hiệu được chỉnh lưu toàn sóng. Hơn nữa, tín hiệu này đi qua một mạch RC tích hợp, mạch này làm phẳng gợn sóng của điện áp được chỉnh lưu. Ở đầu ra của chuỗi, điện áp sẽ bằng 2 / PI * Uc. Việc cải chính xảy ra mà không có sự tham gia của các yếu tố phi tuyến tính. Ở đây, chúng tôi tìm thấy thuộc tính đáng chú ý đầu tiên của máy dò đồng bộ - khả năng phát hiện tuyến tính ở bất kỳ biên độ nào của tín hiệu được phát hiện. Điều này làm cho nó cực kỳ hấp dẫn đối với nhiều ứng dụng. Thật không may, không phải lúc nào cũng có thể triển khai tín hiệu tham chiếu đồng bộ. Nếu pha của tín hiệu tham chiếu bị thay đổi 180°, thì điện áp đầu ra sẽ thay đổi cực, vì công tắc sẽ chỉ truyền nửa sóng âm của điện áp đầu vào. Nếu độ lệch pha bằng 90°, thì công tắc sẽ truyền cả nửa sóng dương và nửa sóng âm, như có thể thấy trong Hình. 1. Ở đầu ra của chuỗi tích hợp, tín hiệu sẽ bằng không. Phân tích mạch thiết bị với sự dịch pha tùy ý dẫn đến kết luận rằng tín hiệu ở đầu ra của mạch tích hợp trong trường hợp này bằng 2/PI*Uccos(f). Tính chất đáng chú ý thứ hai của máy dò đồng bộ là tính chất pha của nó. Nó có thể hoạt động như một máy dò pha. Chúng ta hãy xem xét một trong những ứng dụng của máy dò pha như vậy. Nếu, ngoài bộ tách sóng đồng bộ này, tạo ra tín hiệu 2/PI*Uccos(f) ở đầu ra, thì một bộ tách sóng nữa như vậy được sử dụng, pha của tín hiệu tham chiếu được dịch thêm 90°, thì tín hiệu ở đầu ra của bộ tách sóng bổ sung này sẽ bằng 2/PI*Ucsin(f). Do đó, có thể tách các thành phần hoạt động và phản ứng của tín hiệu. Tiếp theo, hãy xem xét hoạt động của máy dò đồng bộ ở chế độ không đồng bộ. Đặt Fc là tần số của tín hiệu được phát hiện, F0 là tần số của tín hiệu tham chiếu, khi đó độ lệch pha giữa các tín hiệu này sẽ bằng j = (Fc - F0)t. Do đó, đầu ra của máy dò đồng bộ không phải là hằng số mà là điện áp xoay chiều có tần số chênh lệch. Tuy nhiên, điện áp này thu được ở đầu ra của mạch RC tích hợp, làm giảm độ lớn của biên độ điện áp với tần số chênh lệch ngày càng tăng. Tổng giá trị của điện áp ở đầu ra của bộ tách sóng đồng bộ được xác định bởi biểu thức
Sự phụ thuộc tần số của biên độ của tín hiệu này giống như sự phụ thuộc của mạch dao động thông thường với hệ số chất lượng Q = F0RC, băng thông df = 1/(PI*RC) và tần số cộng hưởng F0. Tuy nhiên, có một sự khác biệt đáng kể về chất. Khi chúng ta đang xử lý một mạch dao động, tần số ở đầu ra của nó luôn bằng tần số của tín hiệu được áp dụng. Đối với máy dò đồng bộ, tần số của tín hiệu đầu ra bằng hiệu giữa tần số của tín hiệu tham chiếu và tín hiệu được phát hiện. Mạch dao động có một tần số cộng hưởng duy nhất, trong khi bộ tách sóng đồng bộ thể hiện cực đại cộng hưởng ở tất cả các sóng hài lẻ của tần số tín hiệu tham chiếu. Trên hình. Hình 2 cho thấy đáp ứng tần số của máy dò đồng bộ có hệ số chất lượng là 100. Cộng hưởng được quan sát thấy ở tần số bằng XNUMX, tần số trùng với tần số của tín hiệu tham chiếu, tần số gấp ba lần và ở tất cả các sóng hài lẻ khác của tín hiệu tham chiếu. Tính chất đáng chú ý thứ ba của máy dò đồng bộ là đặc tính chọn lọc tần số của nó.
Nếu bộ dò đồng bộ hoạt động ở chế độ đồng bộ và phát hiện tín hiệu đã điều chế, thì các thuộc tính chọn lọc tần số của nó sẽ được thể hiện cho tín hiệu được phát hiện. Băng thông của bộ dò đồng bộ cho tín hiệu được phát hiện giảm đi một nửa: df = 1/(2*PI*RC) Hệ số chất lượng và băng thông của máy dò đồng bộ cực kỳ dễ thay đổi bằng cách chọn các tham số của mạch RC. Bạn có thể nhận được cả hệ số chất lượng rất thấp và băng thông rộng, cũng như hệ số chất lượng cực cao và băng thông hẹp. Ví dụ: ở tần số 1 MHz với điện trở 1 MΩ và điện dung 1 μF, chúng tôi nhận được hệ số chất lượng là 6,28 * 106 và băng thông là 0,3 Hz. Hệ số chất lượng như vậy không thể đạt được ngay cả với bộ cộng hưởng thạch anh tốt. Trong khi đó, có thể đạt được băng thông thậm chí 0,001 Hz. Tuy nhiên, băng thông kỳ lạ như vậy chỉ có thể được yêu cầu khi đo các tín hiệu cực kỳ yếu.
Các đặc tính chọn lọc tần số của bộ tách sóng đồng bộ có thể được cải thiện đáng kể bằng cách sử dụng bộ lọc thông thấp bậc cao thay vì mạch RC tích hợp. Vì vậy, với bộ lọc bậc hai, bạn có thể nhận được đáp ứng tần số giống như khi sử dụng bộ lọc có hai mạch ghép để chọn tần số. Bộ lọc bậc bốn sẽ cho tác dụng tương tự như bộ lọc chọn gộp có bốn vòng. Trên hình. 3 cho thấy một ví dụ về mạch lọc tích cực bậc hai có thể được sử dụng thay cho mạng tích hợp RC. Băng thông của một bộ lọc như vậy là df=1/(2*PI/RC) Máy dò đồng bộ thường được sử dụng ở chế độ đồng bộ. Để làm được điều này cần có tín hiệu tham chiếu đồng bộ. Nếu máy dò là một phần của một tổ hợp đo kín nào đó, thì thường không có vấn đề gì với việc tạo tín hiệu tham chiếu đồng bộ. Khó khăn phát sinh khi phát hiện các tín hiệu đến từ bên ngoài, chẳng hạn như tín hiệu radio. Trong truyền hình, tần số sóng mang đã chọn của tín hiệu hình ảnh được sử dụng làm tham chiếu. Để tiếp nhận quảng bá, tín hiệu tham chiếu có thể được sắp xếp bằng PLL. Để giải quyết vấn đề này, các mạch tích hợp chuyên dụng được sản xuất. Ở chế độ không đồng bộ, đầu ra là tín hiệu tần số chênh lệch. Nếu điều này là không mong muốn, thì bạn có thể tiến hành như sau. Cần sử dụng hai máy dò đồng bộ, các tín hiệu tham chiếu được dịch chuyển 90°. Các tín hiệu thu được ở đầu ra của các máy dò này phải được bình phương và cộng lại. Sau đó lấy căn bậc hai của tổng kết quả. Kết quả là một tín hiệu không chứa tần số chênh lệch:
Thật dễ dàng để thực hiện mạch tách sóng đồng bộ cổ điển bằng cách sử dụng hai công tắc tương tự (Hình 4).
Một máy dò như vậy có thể hoạt động ở tần số lên tới 1 MHz. Cùng với các bộ định dạng tín hiệu đầu vào và tín hiệu tham chiếu, thiết bị này trở nên hơi cồng kềnh. Do đó, đôi khi bạn có thể ưu tiên cho một tùy chọn đơn giản hơn theo sơ đồ trong Hình. 5.
Một máy dò như vậy hoạt động như sau. Giả sử rằng công tắc mở cho đầu vào âm và đóng cho đầu vào dương. Khi công tắc mở, chúng ta có bộ khuếch đại đảo ngược với mức tăng -1 và điện áp đầu vào âm ở đầu ra của op-amp trở nên dương. Nếu khóa được đóng, thì thiết bị sẽ có thuộc tính của bộ lặp. Kết quả là, tín hiệu chỉnh lưu toàn sóng thu được ở đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động. Ở các giai đoạn khác của thao tác phím, chúng tôi thu được tất cả các tín hiệu đầu ra giống như trong bộ tách sóng đồng bộ phím cổ điển. Tùy chọn này có tốc độ thấp hơn nhiều so với tùy chọn trước, nó có thể được sử dụng ở tần số lên tới 10 kHz. Bộ phát hiện đồng bộ khóa nhanh nhất có thể thu được trên cơ sở hệ số nhân tín hiệu. Nguyên lý hoạt động của nó rất đơn giản. Nếu tín hiệu được phát hiện và tín hiệu tham chiếu có cùng dấu, thì sau khi nhân, chúng ta thu được tín hiệu dương giữ nguyên hình dạng của tín hiệu được phát hiện. Ngành công nghiệp sản xuất rất nhiều loại nhân tín hiệu. Chỉ một số trong số chúng có khả năng nhân tín hiệu tương tự (ví dụ: K525PS2) và trên cơ sở chúng, có thể tạo mạch của bộ dò đồng bộ chính với các thuộc tính của mạch cổ điển. Hầu hết các bộ nhân tín hiệu được sử dụng cho mục đích dự định của chúng là bộ chuyển đổi tần số trong thiết bị thu sóng vô tuyến (thường được gọi là "bộ trộn cân bằng kép"). Chúng cũng có thể được sử dụng như một máy dò đồng bộ, tuy nhiên, tín hiệu đầu ra là vi sai, với việc bổ sung một số thành phần không đổi, thành phần này sau này có thể cần phải loại bỏ. Sơ đồ về một biến thể có thể có của máy dò đồng bộ được hiển thị trong Hình . 6.
Máy dò hoạt động ở tần số 1 MHz. Ở tần số cao hơn, khó khăn nảy sinh khi hình thành tín hiệu tham chiếu hình chữ nhật, tín hiệu này phải có biên độ khoảng 1 V. Điện trở tông đơ, trong trường hợp không có tín hiệu được phát hiện, sẽ đặt điện áp bằng XNUMX ở đầu ra. Nhược điểm của thiết bị là sự phụ thuộc của điện áp đầu ra vào biên độ của tham chiếu. Máy dò này hoạt động như một máy dò đồng bộ và với tín hiệu tham chiếu hình sin lên đến tần số vài trăm megahertz, nhưng nó sẽ không còn là máy dò đồng bộ chính nữa mà là máy dò đồng bộ trên hệ số nhân. Thật vậy, khi nhân tín hiệu Uccos(Ft + f) và Uccos(Ft) ta được 1/2*U0Uc[cos(f)+cos(2Ft+f)] Tín hiệu tần số gấp đôi thứ hai bị triệt tiêu bởi mạch tích hợp ở đầu ra của máy dò, để lại 1/2U0Ucco(f). Về chất lượng, kết quả tương tự như trong bộ dò đồng bộ chính, nhưng hiện tại có sự phụ thuộc vào giá trị của tín hiệu tham chiếu, điều này không tốt lắm cho các mạch đo. Văn chương:
Tác giả: Henry Petin
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Một photon được tách thành ba photon riêng lẻ vướng víu ▪ Huawei Ascend P1 là điện thoại thông minh mỏng nhất ▪ Miễn dịch hoạt động theo mùa
▪ phần của trang Cuộc đời của các nhà vật lý đáng chú ý. Lựa chọn bài viết ▪ Bài viết của Pindar. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài viết Những dạng sống nào có thể chịu được quá tải hàng trăm nghìn g? đáp án chi tiết ▪ bài báo Thung lũng Glen More. Thiên nhiên kỳ diệu
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này