Detector síncrono com duplicação de tensão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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É apresentado um esquema de um detector síncrono de onda completa com duplicação de tensão, o que torna possível detectar ambos os componentes ortogonais de um sinal harmônico usando um único microcircuito.

O detector síncrono permite obter informações sobre a amplitude e a fase do sinal recebido, bem como suprimir o ruído que o acompanha [1]. Por esta razão, vários tipos de detectores síncronos são amplamente utilizados na tecnologia moderna. No entanto, o uso de uma versão malsucedida do detector síncrono pode impedir a obtenção dos resultados esperados.

Em primeiro lugar, deve-se alertar contra o uso de um detector síncrono de meia onda [2]. A Figura 1 mostra seu diagrama.

Fig. 1

Consiste em uma chave eletrônica (ou mecânica) Kl e um simples filtro passa-baixa RC, e o papel do resistor R é mais frequentemente desempenhado pela resistência interna da fonte do sinal de entrada e da chave pública.

Arroz. 2 ilustra seu funcionamento e é auto-explicativo. A desvantagem de tal detector se manifesta na presença na tensão de entrada Eux, juntamente com o sinal útil, de uma tensão alternada com uma frequência muito menor que a frequência do sinal útil (por exemplo, ruído de infra-baixa frequência de o estágio de entrada).

Fig. 2

Na fig. 3 mostra uma meia onda positiva de tal tensão.

Fig. 3

Como pode ser visto na figura, a tensão de interferência passa quase sem impedimentos pelo detector síncrono de meia onda, privando-o da seletividade de frequência.

Um detector síncrono de onda completa inverte meio-ciclos pares ou ímpares do sinal de entrada [3] com sua soma subsequente. Isso não apenas aumenta o fator de conversão de sinal útil (Fig. 4), mas também elimina a interferência de tensões de baixa frequência (em relação ao sinal), conforme mostrado na Fig. 5. XNUMX.

Fig. 4

Fig. 5

Existem muitas variedades de esquemas publicados de detectores síncronos de onda completa [3-5]. Via de regra, trata-se de um amplificador operacional diferencial com fornecimento alternado de meios-períodos do sinal detectado às entradas inversora e não inversora, realizado por chaves eletrônicas. Assim, para detectar um componente do sinal útil, são necessários um chip de amplificador operacional e um chip de chave analógico (ou transistores de efeito de campo discretos), sem contar os numerosos resistores e capacitores ("cintagem").

O autor propõe a utilização de um esquema mais simples e eficiente de um detector síncrono de onda completa com duplicação de tensão. Baseia-se no conhecido diodo retificador de onda completa com duplicação de tensão [6], no qual os diodos retificadores são substituídos por chaves eletrônicas. Apesar da trivialidade de tal solução de circuito (Fig. 6), ela não foi encontrada na literatura conhecida pelo autor.

Fig. 6

Aqui, nos semiciclos ímpares do sinal útil, o capacitor Cfl é carregado até seu valor de amplitude e, nos semiciclos pares, o sinal útil, totalizando a carga recebida, é alimentado na saída de o dispositivo. Na fig. A Figura 7 mostra um exemplo da implementação de um detector síncrono de onda completa com duplicação de tensão, que detecta os componentes em fase e em quadratura de um sinal útil em um único microcircuito da chave analógica K561KP1 (analógico estrangeiro é o microcircuito CD4052BC).

Fig. 7

Tensões de comutação com frequência de sinal útil f e duas vezes a frequência 2f são geralmente fáceis de obter usando um sintetizador de frequência ou microcontrolador.

O detector proposto foi usado em dezenas de magnetômetros e detectores de metal em frequências de dezenas de hertz a dezenas de kilohertz e provou ser bom.

Literatura

1. J. Max. Métodos e técnicas de processamento de sinais em medições físicas, vol. 2. - M.: Mir, 1983.
2. V. A. Bogdenko. Magnetômetro Ferroprobe com um sensor em miniatura. Instrumentos e Técnica Experimental, 1993, No. 3, pp. 157-160.
3. G. Petin. Detector síncrono de chave. Circuitry, No. 3,2003, 14, p. 15-XNUMX.
4. V.S. Gutnikov. Eletrônica integrada em dispositivos de medição. - L.: Energoatomizdat, 1988.
5. A. I. Shchedrin. Novos detectores de metal para procurar tesouros e relíquias. - M.: Hotline-Telecom, 2003.
6. A. A. Kulikovsky (ed.). Manual do radioamador. - M.: GEI, 1961.

Autor: Yu.Reutov, Ecaterimburgo

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