Pulsbreitendiskriminator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer

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Die den Lesern angebotene Version des Diskriminators ist darauf ausgelegt, Signale mit Pulsweitenmodulation (PWM) zu demodulieren. Es kann zur Demodulation von FM-Signalen und in Loopback-Geräten verwendet werden, bei denen das FM-Signal in PWM vorgewandelt wird; bei Impulsbereichsgeneratoren kann es dazu dienen, ein konstantes Tastverhältnis im Betriebsfrequenzbereich aufrechtzuerhalten. Der Diskriminator kann in Automatisierungsgeräten hilfreich sein, um auf eine Anpassung der Geräteansprechschwelle zu verzichten, da diese einem Nullspannungspegel entspricht.

Die Kennlinie des Diskriminators ist symmetrisch zu „Null“ (Bild 1), entsprechend dem Tastverhältnis Q der Impulse am Eingang des Diskriminators:

Q=T/bis=2,

wobei T die Impulswiederholungsperiode ist, to die Impulsdauer ist. Die lineare Kennlinie ist umso stärker, je näher an der Rechteckform das Eingangssignal liegt; bei sinusförmigem Eingangssignal ist es S-förmig. Der Grad der Krümmung der Kennlinie hängt auch stark von der Frequenz des Eingangssignals und der Lastkapazität ab.

Wenn die Impulsdauer relativ zu dem Wert to abweicht, erzeugt der Knoten eine Spannung positiver oder negativer Polarität, je nach Vorzeichen der Abweichung, proportional zur Tiefe der Abweichung.

(zum Vergrößern klicken)

Das schematische Diagramm des Diskriminators ist in Fig. 2 gezeigt. Das Gerät besteht aus zwei Frequenzteilern durch 2, die auf den Triggern DD2.1 und DD2.2 montiert sind, und einem Phasendetektor auf einem Transistor VT1. Die Impulsfolge mit PWM wird direkt dem Eingang C des DD2.1-Triggers und dem Eingang C des DD2.2-Triggers zugeführt - über den Inverter DD1.1. Als Ergebnis der Teilung der Frequenz von gegenphasigen Schwingungen am direkten Ausgang beider Trigger werden zwei Impulsfolgen vom Typ "Mäander" gebildet, die relativ zueinander phasenverschoben sind. Die Phasenverschiebung ist proportional zur Pulsdauer und liegt innerhalb von 0 < φ < 180°.

Abbildung 3 zeigt die Spannungsdiagramme an den charakteristischen Punkten des Knotens mit dem Tastverhältnis der Eingangsimpulse Q=2. Die Diagramme zeigen, dass die Phasenverschiebung der Signale in diesem Fall 90° beträgt.

Vom direkten Ausgang des Triggers DD2.1 über den Entkopplungskondensator C1, der die konstante Komponente aus dem Signalspektrum eliminiert, wird die Spannung dem Eingang des Phasendetektors zugeführt - dem Drain des Feldeffekttransistors VT1. Mit dem Trimmerwiderstand R1 wird der Pegel des Eingangssignals so eingestellt, dass er die Obergrenze des Dynamikbereichs des Demodulators nicht überschreitet. Andernfalls tritt die Asymmetrie seiner Charakteristik aufgrund der Wirkung der direkten Erfassung des Eingangssignals auf die Nichtlinearität des Transistorkanals auf. Das Gate des Transistors empfängt Impulse vom direkten Ausgang des Triggers DD2.2, wodurch der Betrieb des Transistors im Schlüsselmodus sichergestellt wird.

Das R2C2-Filter selektiert den Gleichanteil der Ausgangsspannung proportional zu f, der dann dem Eingang des DC-Verstärkers zugeführt wird. Diagramm 4 in Fig. 3 zeigt die Form der Ausgangsspannung des Knotens, wenn der Kondensator C2 ausgeschaltet ist. Offensichtlich ist bei dem Tastverhältnis der Eingangsimpulse Q = 2 die konstante Komponente der Spannung Null. Die Filterzeitkonstante wird basierend auf der spezifischen Anwendung des Diskriminators gewählt. Das Diagramm zeigt die Werte der Filterelemente für den Fall der Verwendung des Diskriminators als Demodulator von FM-Signalen mit folgenden Parametern: fо==500 kHz, f=12 kHz, O=4 kHz. Bei einer Spannung am Eingang des Phasendetektors von 0,5 V beträgt die Steigung der Kennlinie ca. 0,2 mV/kHz, sodass am Ausgang des Detektors ein Verstärker benötigt wird.

Widerstände und Kondensatoren, die im Knoten verwendet werden, können von beliebigem Typ sein. Der Feldeffekttransistor wird mit einer Grenzspannung von nicht mehr als 3,5 V ausgewählt.

Das Einstellen des Diskriminators läuft darauf hinaus, einen Spannungspegel am Eingang des Phasendetektors einzustellen, der keine "Null"-Verschiebung der Kennlinie verursacht. Durch Anlegen eines "Mäander"-Signals an den Eingang des Knotens stellt der Trimmwiderstand R1 eine Nullspannung am Ausgang des DC-Verstärkers ein. Eine Änderung des Tastverhältnisses der Pulse sollte in diesem Fall mit einer symmetrischen Abweichung der Spannung in beide Richtungen gegenüber "Null" einhergehen.

Autor: A. Rudnev, Balaschow, Gebiet Saratow; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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