Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 63



/2 и U>2, в результате чего на резисторе R1 возникает падение напряжения U>3. Нижний диод Д2 детектирует разность этих напряжений, и на резисторе R2 создаётся падение напряжения U>4, противофазное по отношению к U>3. Выходное напряжение E (φ), после фильтрации с помощью ёмкостей С1 и С2, представляет собой разность напряжений U>3 и U>4. Когда сдвиг фаз между U>1 и U>2 составляет φ=, то напряжение E (φ) на выходе схемы равно E (φ) =0. При сдвиге фаз, отличающемся от E (φ) становится положительным или отрицательным в зависимости от знака сдвига относительно значения φ= как это показано, например, на диаграмме Б.


Главное достоинство этой схемы по сравнению с однотактной – значительно большая протяженность линейного участка статической характеристики. Недостатком описанной схемы, так же как и однотактной, является непосредственная зависимость E (φ) от величин входных напряжений.


Если входные напряжения V>оп и V>гун на столько малы, что вольтамперные характеристики диодов можно аппроксимировать рядом Маклорена, то у обоих детекторов зависимость выходного напряжения E от разности фаз φ может быть выражена как

E (φ) =cV>ОПV>ГУНcosφ

где с – постоянный множитель.


Эта зависимость, представляющая собой косинусоиду, показана на рисунке 1.3, диаграмма Б. Однако при этом соответственно получается и низкий уровень выходного напряжения. Объясняется это, во-первых, низким уровнем входных колебаний, а во-вторых, энергетической невыгодностью такого режима. Дело в том, что в таком режиме работы схемы лишь очень малая доля мощности исходных колебаний используется на формирование напряжения E (φ), большая же его часть рассеивается на диодах.


Выгоднее использовать режим больших входных напряжений при их приближённом равенстве. Тогда диоды работают в ключевом режиме, практически не потребляя энергии. В этом случае вольтамперные характеристики диодов могут быть аппроксимированы линейно-ломанной зависимостью, и вид характеристики детектирования в рабочей её области приближается к линейному:

E (φ) =U>max (𝛑/2φ),

где U>max – максимальный уровень напряжения на выходе.


Вид характеристики детектирования для такого случая представлен диаграммой 1 на рисунке 1.4. Здесь же, для сравнения, показана характеристика при малых уровнях входных сигналов (диаграмма 2). При этом следует отметить, что диаграммы 1 и 2 масштабированы таким образом, чтобы их крутизны в центре рабочей области были одинаковы. Это сделано для более ясного представления об их форме. В реальности же размах диаграммы 2 по вертикали во много раз меньше, чем диаграммы 1.