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鉴相器原理及分类

发布时间:2013-01-15

鉴相器原理及分类
 
使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一,也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。
鉴相器特性用ud(t)=kdf【θe(t)】表示。式中kd为鉴相器的增益系数;θe(t)=θ1(t)-θ2(t),表示两个输入信号之间的相位差。函数f【·】表示鉴相特性,它反映鉴相器的输出电压 ud(t)与相位差的关系。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。

鉴相器-分类

   
鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。

二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管,检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列,其前沿(或后沿)分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用,故称鉴频鉴相器
 
二极管平衡鉴相器

这是一种模拟鉴相器,原理电路如图1。二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1(t)=U1sin(ωt+θ1)、u2(t)=U2sin(ωt+θ2) 的和与差分别加于检波二极管D1和D2,检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud。当U2U1时,ud∝U1cos(θ1-θ2)。在这种情况下,它的鉴相特性是余弦型的(图2a)。

鉴频鉴相器  
       
这是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列,其前沿(或后沿)分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。图3是一种鉴频鉴相器的框图。比相器可由触发器构成。当两个输入信号u1和u2同频同相时,触发器没有输出,充电电流等于零。当u1脉冲序列超前于u2时,触发器产生一个其宽度与相位差成正比的正脉冲,充电电路被充电,其输出电压为正值,大小与充电脉冲宽度成正比。若u1落后于u2,则触发器输出一个负脉冲,充电电路的输出为负值。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形(图2b)。这种鉴相器兼具鉴频作用,故称鉴频鉴相器。

取样鉴相器  

       
由取样器和保持电路两部分组成。图4是原理电路,4个二极管构成取样器,电容器Cd构成保持电路。当被鉴相信号u0(f0,θ0)的频率f0正好等于取样脉冲ui(fi,θi)的频率fi的整数倍时,每次取样的电压值相等。鉴相器的输出电压ud为保持电容器Cd上的直流电压。当f0厵nfi时,每次取样的电压值不等,输出电压ud为阶梯形的交流电压。取样鉴相器输出的电压和相位差成正弦关系。

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