ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР Советский патент 1970 года по МПК H03D13/00 H03K9/04 

Изобретение относится к системам автоматической подстройки фазы, в частности к детекторам, определяющим величину и знак разности фаз двух сравниваемых сигналов.

Известен импульсно-фазовый детектор, построенный па пентоде и определяющий величину и знак разности фаз между синусоидальным сигналом стабилизируемого генератора и импульсным сигналом эталоннного генератора. Этот детектор имеет малый коэффициент передачи при стабилизации сигналов кратных частот, небольшую полосу схватывания и удержания, большое число комбинационных застот за счет использования небольших длительностей импульсов эталонной частоты.

Пелью изобретения является создание имнульсно-фазового детектора, свободного от указанных недостатков.

Для этого в предложенном импульсно-фазоВОМ детекторе исиользова« ключевой транзисторный каскад, выполненный по схеме с общим эмиттером, в Котором сигнал стабилизируемого генератора подан в точку соединения двух резисторов, включенных между коллектором и базой транзистора.

На фиг. 1 показана принципиальная схема импульсно-фазового детектора; на фиг. 2 - временные диаграммы.

ющей цепи, содержащей резисторы 2 и 5 и конденсатор 4, и интегрирующей цени, включающей в себя резистор 5 и конденсатор 6. Импульсное напряжение эталонного генератора поступает «а вход импульсно-фазового детектора через конденсатор 7, а нанрял ение стабилизируемого генератора - через согласующую цепь. Интегрирующая цепь служит для -выделения управляющего напряжения.

Транзистор } при отсутствии напряжений эталонного и стабилизируемого генераторов находится в режиме глубокого насыщения за счет подачи отрицательного напряжения на его базу с делителя, образованного резистором 8

и сопротивлением эмпттерного перехода эб. транзистора. Исходный режим транзистора задается переменным резистором 8.

Принщгн работы импульсно-фазового детектора заключается в сравнении временного

положения заднего фронта импульсов эталонного генератора и точки перехода через нуль стабилизируемого напряжения от отрицательных значений к положительным. В зависимости от рассогласования фаз сравниваемых

напряжений в коллекторной цени транзистора 1 вырабатываются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна рассогласованию фаз. Так как режим транзистора выбран ключетранзистора / практически равен величине напряжения источника интания Е. Это позволяет нолучнть максимальный коэффициент передачи, что является преимуществом предложениой схемы. Интегрирующая цепь преобразует прямоугольные импульсы в управляюи,ее напряжение УупрСхема работает следующим образом.

Напряжение стабилизируемого генератора через согласующую цеиь, состоящую из резисторов 2, 3 и конденсатора 4, ноступает на базу транзистора L При этом напряжение на базе транзистора изменяется но закону изменения напряжения стабилизируемого генератора f/cT от б.мин до t/б.макс (сМ. фИГ. 2). ВеЛНчина резистора 2 подбирается такой, чтобы напряжение t/б.макс не изменяло режима транзистора /, и он ио-нрежнему находился в режиме глубокого насыщения.

Одновременно через конденсатор 7 на базу транзистора / нодается импульсное напряжение эталонного генератора отрицательной нолярности. В момент прихода импульса режим транзистора не изменяется, и конденсатор 7 заряжается с малой постоянной времени через-малое сопротивление Кэ.б (порядка десятков ом) эмиттерного перехода открытого транзистора практически до напряжения импульса.

По Окончании импульса напряжеиие на базе скачком меняет полярность, транзистор переходит в режим отсечки, и конденсатор 7 начинает разряжаться с больщой ностоянной времени, определяемой эквивалентным сопротивлением, состоящим из больщого сопротивления Rs.6 закрытого транзистора (порядка сотен килоом) и резисторов 2, 3 и 8. Как только напряжение на конденсаторе 7 достигнет уровня отпирания транзистора, транзистор отпирается, конденсатор 7 скачком нерезаряжается до напряжения t/on и схема возвращается в исходное состояние.

Постоянная времени разряда выбрана такой, чтобы время разряда конденсатора 7 равнялось иоловине периода следования импульсов эталонного генератора. Тогда при равенстве фаз напряжений стабилизируемого и эталонного генератора, т. е. при временном совиадении заднего фронта импульса эталонного генератора с точкой перехода через нуль напряжения стабилизируемого генератора, напряжение на коллекторе транзистора будет иметь форму «меандра. Это напряжение ноступает «а вход интегрирующей цепи, состоящей из резистора 5 ,и конденсатора 6. Так как длительности полуволн «меандра равны, то на выходе интегрирующей цепи появится управляющее напряжение Lynp (ф 0), которое

и принимается за относительный нуль отсчета.

Если фаза напряжения стабилизируемого генератора будет онережать фазу напряжения 5 эталонного генератора, то в базе транзистора сформируется пилообразное напряжение, длительность которого больще половины периода следования импульсов эталонного иапрялсения и пропорциональна разности фаз напряжений Ug-f и t/cT. При этом в коллекторной цепи транзистора образуется напряжение прямоугольной формы. Па выходе иитегрируюц1ей цепп появится управляющее иапряжеиие Ц,пр ((), величина которого относительно ус5 ЛОБНОГО пуля пропорциональна величине ухода фазы напряжения стабилизируемого генератора.

Если же напряжение стабилизируемого генератора будет отставать от напряжения эталонного генератора, то длительность «пилы в базе транзистора станет меньще половины периода следования импульсов эталонного напряжения f/эт и будет зависеть от величины рассогласования фаз между наиряжениями

5 8т и t/cT. При этом на выходе интегрирующей цепи образуется управляющее напряжение Lynp (), величина которого относительно условного нуля f/ynp (ф 0) пропорциональна разности фаз напряжений t/эт и

0 i/CTТаким образом, при точном совиадении фаз и UCT управляющее напряжение равно упр (ф 0) условному нулю. При разности фаз между (/эт и С/стФ 90° управляющее иаоряжение равно -Lynp относительно Lynp, а при сдвиге фаз ф -90° управляющее напряжение равно +i/ynp относительно условного нуля. Все промежуточные значения при уходе фазы напряжения стабилизируемого генератора лежат между этими крайними значениями.

Предмет изобретеиия

Импульоно-фазовый детектор, содержащий транзистор, иа базу которого подан сигнал эталонного генератора, отличающийся тем,

что, с целью увеличения коэффициента нередачи, уменьщения комбинационных частот и расщирения полосы схватывания и полосы удержания, детектор выполнен па транзисторном ключе но схеме с общим эмиттером, причем сигнал стабилизируемого генератора подан в точку соединения двух резисторов, включенных между коллектором и базой транзистора.

7