6.3.2 Чд с преобразованием чм-сигнала в импульсную форму

Квазигармонический сигнал преобразуется в импульсную последовательность, которая обрабатывается логическими схемами. После логической обработки сигнал переводится в непрерывную форму. Цифровая форма сигнала в описываемых здесь схемах отсутствует.

Пример 1. Детектор с преобразованием ЧМ в широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) приведен на рис.13.13.

На выходе делителя частоты ДЧ₁ импульсная последовательность имеет период

T_i = n/f_i,

где f_i – частота входного сигнала. Эти импульсы с периодом T_i , поступая на вход S (Set – установка) триггера, переводят его в состояние “1” по выходу Q. Делитель ДЧ ₂ (счетчик) работает в старт-стопном режиме. На его вход начинают поступать импульсы с частотой f_o при появлении логической “1” на выходе Q триггера. Через интервал  = m/f_o на выходе счетчика ДЧ₂ появляется логическая “1”, которая, поступая на вход R (Reset - сброс) триггера, переводит его в состояние “0” . Поток импульсов на входе счетчика ДЧ ₂ прекращается до появления логической “1” на выходе Q триггера. На выходе триггера, таким образом, формируются импульсы длительность, которых пропорциональна f_i - частоте входного сигнала.

Принцип работы основан на преобразовании ЧМ в широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Однополярные импульсы на выходе триггера преобразуются в биполярные импульсы преобразователем уровня (ПУ). Напряжение на выходе ФНЧ пропорционально ширине импульсов положительной полярности

,

.

Для того чтобы центральная частота ЧМ-сигнала f_c соответствовала нулевому значению выходного напряжения, необходимо выполнить условие:

f_i=f_c при E_Fd=0, т.е. f_c=nf_o/2m .

Условие работы ЧД: T_i    n f_o /m  f_i .

ФИ₁ ДЧ₁

 uin

~ 



fi fi /n



ФНЧ

ФИ2

ДЧ2

 

SR

Q



ПУ





 EFd

uo . 

~ 

 

&



fo fo /m



Рис.13.13 – Частотный детектор с преобразованием ЧМ-ШИМ



    



    

Пример 2. Детектор с преобразованием ЧМ в частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) приведен на рис.13.14.

ФИ1

Т1

 

&



fi 

~ 



1

C D

Q

И1

R

ПУ



ФНЧ



ФИ2

R

fo 

~ 



1

D C

Q

И2

Т2

 

&



Рис.13.14 – Частотный детектор с преобразованием ЧМ-ЧИМ

Формирователь импульсов ФИ₁ преобразует входное квазигармоническое колебание с мгновенной частотой f_i в последовательность коротких прямоугольных импульсов с переменным периодом T_i = 1/f_i. Аналогично, формирователь импульсов ФИ ₂ преобразует опорное гармоническое колебание со стабильной частотой f_o в последовательность коротких прямоугольных импульсов с постоянным периодом T_o= 1/f_o .

Триггеры Т₁, Т₂ переходят в состояние логической единицы на срезе импульсов, поступающих на синхронизирующий вход С, при условии наличия логической единицы на входе . Если же напряжение на входесоответствует логическому нулю, то импульсы на синхронизирующем входеС переводят триггер в нулевое состояние. Триггеры переходят из одного состояния в другое на срезе (заднем фронте) синхроимпульса.

Рис.13.15 – Частотный детектор с преобразованием ЧМ-ШИМ

Через каждую из схем совпадения  проходят импульсы с выходов формирователей ФИ только при наличии логической единицы на выходе Q соответствующего триггера. Т.о., при f_i > f_o на выходе схемы совпадения И₁ появляется импульс только в том случае, если два соседних импульса на выходе ФИ ₁ окажутся между двумя соседними импульсами на выходе ФИ₂. Это соответствует интервалам времени, когда фазы входного и опорного сигналов почти совпадают. При постоянной разности частот разность фаз линейно меняется. Частота повторения импульсов на выходе ФИ₁ определяется числом периодов изменения разности фаз от 0 до 2

N = T_o / (T_o – T_i ),

где T_i = 1/f_i, T_o = 1/f_o – периоды входного сигнала и опорного колебания соответственно.

Частота повторения импульсной последовательности на выходе И₁

F₁ = 1 / T = 1/ N T_i = (T_o – T_i ) / T_o T_i .