Измерение фазового сдвига фазовыми детекторами

Фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами одной частоты можно измерить фазовым детек­тором. Одна из схем фазового детектора приведена на рисунке. Сигналы u₁ и u₂ между которы­ми измеряют фазовый сдвиг φ, преобразуют фазовым детекто­ром в постоянное напряжение. На выходе его включают вольт­метр (ЦФ), измеряющий посто­янную составляющую напряже­ния между точками а и б, кото­рое равно разности продетектированных напряжений U₁ и U₂. Если амплитуды исследуемых напряжений поддерживать постоянными, шкалу вольтметра можно проградуировать непосредственно в значениях фазового угла. С помощью фазового детектора получают погрешность измерений около (2...3)^о. Погрешность зависит от выполнения условий, накладываемых на параметры схемы и амплитуды исследуемых напряжений, от стабильности этих величин во времени, чувст­вительности вольтметра и т. д.

Цифровые фазовые детекторы могут быть построены на цифровых логических схемах: элементе «Исключающее ИЛИ», JK-триггере и пр. При этом достаточно просто удается получить длительность выходных им­пульсов, пропорциональную фазовому сдвигу между сигналами u₁ и u₂, после чего сгладить эти импульсы в ФНЧ. В качестве примера при­ведем схему цифрового фазового детектора на элементе «Исключающее ИЛИ» (сумматор по модулю два).

Временные диаграммы работы схемы показаны на рис. б - г. В этом детекторе из исследуемых синусоид u₁ и u₂ формируются соответствующие напряжения типа «меандр». На выходе логического элемента вырабатываются импульсы напряжения у, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу входных сигналов г). Далее этот сигнал подается на ФНЧ. Напряжение U(t) на выходе ФНЧ пропорционально сдвигу сигнала u₁ относительно опорного u₂.