גלאי מפתח סינכרוני. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

גלאי מפתח סינכרוני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

עקרון הפעולה של גלאי המפתח הסינכרוני מודגם באיור. אחד.

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

למכשיר יש כניסה דיפרנציאלית. שני אותות שזוהו שווים מוזנים באנטי-פאזה למתג אלקטרוני במהירות גבוהה. לשם הפשטות, באיור. מתג 1 מוצג כמכני. נניח שהוא אידיאלי, כלומר, המיתוג מתרחש באופן מיידי וההתנגדות שלו במצב סגור היא אפס. פעולת המתג נשלטת על ידי אות, המכונה בדרך כלל התייחסות. תן לאות הייחוס לשלוט על פעולת המתג כך שהמגע הנע שלו מחובר תמיד לכניסה שיש לה כרגע מתח חיובי. זה אפשרי אם אות הייחוס מסונכרן עם זה שזוהה, וזו הסיבה שגלאי זה נקרא סינכרוני. ליתר ביטחון, כדאי להציג את המושג של זווית הסטת הפאזה j בין האות שזוהה לאות הייחוס, במקרה זה j = 0. ביציאה של המתג, אנו מקבלים אות החופף בצורתו ל- full- אות מתוקן גל. יתר על כן, אות זה עובר דרך מעגל RC אינטגרלי, אשר מחליק את האדוות של המתח המיושר. במוצא השרשרת, המתח יהיה שווה ל-2 / PI * Uc.

התיקון התרחש ללא השתתפותם של אלמנטים לא ליניאריים. כאן אנו מוצאים את התכונה המדהימה הראשונה של גלאי סינכרוני - היכולת לזהות באופן ליניארי בכל משרעת של האות שזוהה. זה הופך אותו לאטרקטיבי ביותר עבור יישומים רבים. למרבה הצער, לא תמיד ניתן ליישם אות התייחסות סינכרוני.

אם הפאזה של אות הייחוס משתנה ב-180°, אז מתח המוצא ישנה קוטביות, שכן המתג יעבור רק את חצי הגלים השליליים של מתח הכניסה. אם הסטת הפאזה שווה ל-90°, המתג יעבור גם גלים חיוביים ושליליים למחצה, כפי שניתן לראות באיור. 1. במוצא השרשרת המשלבת האות יהיה אפס. ניתוח של מעגל ההתקן עם הסטת פאזה שרירותית מוביל למסקנה שהאות במוצא המעגל המשלב במקרה זה שווה ל-2/PI*Uccos(f). התכונה המדהימה השנייה של גלאי סינכרוני היא תכונות הפאזה שלו. זה יכול לעבוד כגלאי פאזה.

הבה נבחן את אחד מהיישומים של גלאי פאזה כזה. אם בנוסף לגלאי הסינכרוני הזה, שמוציא את האות 2/PI*Uccos(f), נשתמש באחד נוסף מאותו גלאי, שהפאזה של אות הייחוס שלו מוזז בנוסף ב-90°, אז האות ב- הפלט של גלאי נוסף זה יהיה שווה ל-2/PI*Ucsin (f). כתוצאה מכך, ניתן להפריד בין הרכיבים הפעילים והתגובתיים של האות.

לאחר מכן, שקול את פעולתו של גלאי סינכרוני במצב אסינכרוני. תן ל-Fc להיות התדר של האות שזוהה, F0 את התדר של אות הייחוס, ואז הסטת הפאזה בין האותות הללו תהיה שווה ל-j = (Fc - F0)t. כתוצאה מכך, הפלט של הגלאי הסינכרוני אינו קבוע, אלא מתח חילופין של תדר ההפרש. עם זאת, מתח זה מתקבל במוצא של מעגל ה-RC המשלב, מה שמפחית את גודל משרעת המתח בתדר ההפרש הגדל. הערך הכולל של המתח במוצא הגלאי הסינכרוני נקבע על ידי הביטוי

תלות התדר של משרעת האות הזה זהה לזו של מעגל תנודות קונבנציונלי עם גורם איכות Q = F0RC, רוחב פס df = 1/(PI*RC) ותדר תהודה F0. עם זאת, יש הבדל איכותי משמעותי. כאשר עסקינן במעגל תנודה, התדר במוצא שלו תמיד שווה לתדר האות המופעל. עבור גלאי סינכרוני, התדר של אות המוצא שווה להפרש בין התדרים של אות הייחוס לזה המתגלה. למעגל התנודה יש תדר תהודה יחיד, בעוד שהגלאי הסינכרוני מציג מקסימום תהודה בכל ההרמוניות המוזרות של תדר אות הייחוס.

על איור. איור 2 מציג את תגובת התדר של גלאי סינכרוני עם מקדם איכות של 100. רזוננסים נצפים בתדר אפס, התדר חופף לתדר של אות הייחוס, משולש את התדר וכל הרמוניות מוזרות נוספות של אות הייחוס. יש צורך לשים מערכת סלקטיבית תדרים קונבנציונלית מול הגלאי הסינכרוני, המדכאת רוחבי פס לא רצויים. המאפיין השלישי המדהים של גלאי סינכרוני הוא המאפיינים הסלקטיביים של התדר שלו.

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

אם הגלאי הסינכרוני פועל במצב סינכרוני ומזהה אות מאופנן, המאפיינים הסלקטיביים של התדר מוצגים עבור האות שזוהה. רוחב הפס של הגלאי הסינכרוני עבור האות שזוהה מצטמצם בחצי:

df = 1/(2*PI*RC)

קל מאוד לשנות את גורם האיכות ורוחב הפס של גלאי סינכרוני על ידי בחירת הפרמטרים של שרשרת ה-RC. אתה יכול לקבל גם מקדם איכות נמוך מאוד ורוחב פס רחב, וגם מקדם איכות גבוה במיוחד ורוחב פס צר. לדוגמה, בתדר של 1 מגה-הרץ עם התנגדות של 1 MΩ וקיבול של 1 μF, נקבל מקדם איכות של 6,28 * 106 ורוחב פס של 0,3 הרץ. גורם איכות כזה לא ניתן להשיג אפילו עם מהוד קוורץ טוב. בינתיים, ניתן להשיג רוחב פס של אפילו 0,001 הרץ. עם זאת, רוחב פס אקזוטי כזה עשוי להידרש רק כאשר מודדים אותות חלשים במיוחד.

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

ניתן לשפר באופן משמעותי את המאפיינים סלקטיביים התדרים של גלאי סינכרוני על ידי שימוש במסנן נמוך מסדר גבוה במקום מעגל RC משולב. לכן, עם מסנן מסדר שני, אתה יכול לקבל את אותה תגובת תדר כמו בעת שימוש במסנן עם שני מעגלים מצמודים לבחירת תדר. מסנן מסדר רביעי ייתן את אותו אפקט כמו מסנן בחירה בגוש עם ארבע לולאות. על איור. 3 מציג דוגמה למעגל סינון פעיל מסדר שני שניתן להשתמש בו במקום רשת RC שילוב.

רוחב הפס של מסנן כזה הוא

df=1/(2*PI/RC)

הגלאי הסינכרוני משמש לרוב במצב סינכרוני. לשם כך, יש צורך באות התייחסות סינכרוני. אם הגלאי הוא חלק ממכלול מדידה סגור כלשהו, אז בדרך כלל אין בעיה עם יצירת אות ייחוס סינכרוני. מתעוררים קשיים בעת זיהוי אותות המגיעים מבחוץ, למשל אותות רדיו. בטלוויזיה, תדר הנשא הנבחר של אות התמונה משמש כאסמכתא. עבור קליטת שידור, ניתן לארגן את אות הייחוס באמצעות PLL. כדי לפתור בעיה זו, מייצרים מעגלים משולבים מיוחדים.

במצב אסינכרוני, הפלט הוא אות תדר הבדל. אם זה לא רצוי, אז אתה יכול להמשיך כדלקמן. יש צורך להשתמש בשני גלאים סינכרוניים, שאותות הייחוס שלהם מוזזים ב-90 מעלות. יש לריבוע ולהוסיף את האותות המתקבלים ביציאות של גלאים אלו. לאחר מכן קחו את השורש הריבועי של הסכום המתקבל. התוצאה היא אות שאינו מכיל תדר הבדל:

קל ליישם את מעגל הגלאי הסינכרוני הקלאסי באמצעות שני מתגים אנלוגיים (איור 4).

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

גלאי כזה יכול לפעול בתדרים של עד 1 מגה-הרץ. יחד עם המעצבים של אותות הקלט והייחוס, המכשיר מתגלה כמסורבל משהו. לכן, לפעמים אתה יכול לתת עדיפות לאפשרות פשוטה יותר על פי התוכנית באיור. 5.

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

גלאי כזה פועל באופן הבא. נניח שהמתג פתוח עבור כניסות שליליות וסגור עבור חיוביות. כאשר המתג פתוח, יש לנו מגבר הפוך עם רווח של -1, ומתח הכניסה השלילי במוצא המגבר הופך לחיובי. אם המפתח סגור, המכשיר רוכש את הנכס של משחזר. כתוצאה מכך, מתקבל אות מתוקן בגל מלא במוצא המגבר התפעולי. בשלבים אחרים של פעולת המפתח, אנו מקבלים את כל אותות הפלט כמו בגלאי המפתח הסינכרוני הקלאסי. לאפשרות זו מהירות נמוכה בהרבה בהשוואה לקודמתה, ניתן להשתמש בה בתדר של עד 10 קילו-הרץ.

ניתן להשיג את גלאי המפתח הסינכרוני המהיר ביותר על בסיס מכפיל אותות. עקרון הפעולה שלו פשוט. אם לאות שזוהה ולאות הייחוס יש אותו סימן, אז לאחר הכפל נקבל אות חיובי ששומר על צורת האות שזוהה. התעשייה מייצרת הרבה סוגים של מכפילי אותות. רק לחלקם יש את היכולת להכפיל אותות אנלוגיים (לדוגמה, K525PS2), ועל בסיסם ניתן ליצור מעגל של גלאי סינכרוני מפתח עם תכונות של אחד קלאסי. רוב מכפילי האותות משמשים לייעודם כממירי תדרים בציוד קולט רדיו (המכונה שם לעתים קרובות "מערבל מאוזן כפול"). הם יכולים לשמש גם כגלאי סינכרוני, עם זאת, אות המוצא הוא דיפרנציאלי, עם תוספת של רכיב קבוע כלשהו, שאולי יהיה צורך להסיר מאוחר יותר. תרשים של גרסה אפשרית של גלאי סינכרוני מוצג באיור. 6.

גלאי מפתח סינכרוני
איור. מספר

הגלאי פועל עד לתדר של 1 מגה-הרץ. בתדרים גבוהים יותר, מתעוררים קשיים עם היווצרות אות ייחוס מלבני, שאמור להיות בעל משרעת של בערך 1 V. הנגד הגוזם, בהיעדר אות מזוהה, קובע מתח אפס במוצא. החיסרון של המכשיר הוא התלות של מתח המוצא במשרעת ההתייחסות.

גלאי זה פועל כסינכרוני ועם אות ייחוס סינוסואיד עד לתדרים של כמה מאות מגה-הרץ, אך הוא לא יהיה עוד גלאי סינכרוני מפתח, אלא גלאי סינכרוני על מכפיל. אכן, כאשר מכפילים אותות

Uccos(Ft + f) ו-Uccos(Ft) נקבל

1/2*U0Uc[cos(f)+cos(2Ft+f)]

האות השני בתדר הכפול מדוכא על ידי המעגל המשלב במוצא הגלאי, ומשאיר

1/2U0Uccos(f).

מבחינה איכותית אותה תוצאה כמו בגלאי הסינכרוני המפתח, אך כעת יש תלות בערך של אות הייחוס, שאינו טוב במיוחד למדידת מעגלים.

ספרות:

ג'יי מקס. שיטות וטכניקות של עיבוד אותות במדידות פיזיקליות. - Moscow, Mir, 1983, v. 2, p. 5-21.
לעומת. גוטניקוב. שימוש במגברים תפעוליים בטכנולוגיית מדידה. - מוסקבה, אנרגיה, 1975, עמ'. 78. 79.

מחבר: הנרי פטין

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חיישן שכבה אחת מזהה מספר נגיעות בו זמנית 03.03.2012

לפי Cypress Semiconductor, הם יצרו את מסך המגע החד-שכבתי הראשון בתעשייה המסוגל לזהות מספר נגיעות בו-זמנית. החיישן, שקיבל את הכינוי SLIM (Single-Layer Independent Multitouch), מאופיין בדיוק גבוה של זיהוי מגע והיענות לפעולות המשתמש. השימוש בפאנל חד-שכבתי מוזיל משמעותית את העלות של רכיב מסך המגע היקר ביותר. לדברי המפתחים, הדבר יאפשר הוספת פונקציות קלט מגע המבוססות על זיהוי של מספר נגיעות בו זמנית לטלפונים בעלות נמוכה.

בדרך כלל, מסכים קיבוליים משתמשים בחיישנים דו-שכבתיים. מבנה ה-SLIM כולל שכבת חיישן אחת (בשימוש אינדיום פח אוקסיד, ITO) ובניגוד לפתרונות מתחרים, אינו דורש שכבות בידוד נוספות. בcypress מעריכים שזה לא רק מוזיל את העלות ב-40%, אלא גם מקטין את עובי מסך המגע. ניתן ליישם את SLIM ישירות על זכוכית מגן, וליצור את הטלפונים הדקים ביותר.

היתרונות של SLIM לא נגמרים שם. ה"תבנית" של שכבת המגע היא כזו שהיא מונעת את הצורך בשוליים בקצוות המסך, שהם בדרך כלל ברוחב של כ-2 מ"מ. זה, במיוחד, יכול לעזור להשתמש במסכים גדולים יותר מבלי להגדיל את ממדי המכשיר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ הסכנות ברכיבה על קורקינטים חשמליים

▪ ברזל על זרז

▪ מצלמה פנורמית GoPro Max 360

▪ רמקול שולחני של Logitech MX Sound

▪ סבון מגנטי מסיר כתמי שמן

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר העברת נתונים. בחירת מאמרים

▪ מאמר של תומס אקווינס. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מתי הומצא הגלגל? תשובה מפורטת

▪ מאמר מערבל בשר. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר מכונת תחריט PCB. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ כתבה על תיבת פתיחת הנעילה של GSM מאת Radiance. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר