PROM2PROM - кабинет для закупа электронных компонентов

Фазовый детектор и смеситель на основе ОУ с коммутируемым усилением

Analog Devices AD8041

Некоторые операционные усилители, такие как AD8041 и EL5100, имеют вывод запрета, позволяющий соединять параллельно выходы нескольких операционных усилителей (ОУ) для мультиплексирования видеосигналов. Помимо мультиплексирования, функция запрета дает возможность сконфигурировать операционный усилитель фазовым детектором или смесителем частот. На Рисунке 1 показано, как с помощью функции запрета может реализовать низкочастотный фазовый детектор. Усилитель этой схемы можно включать и выключать с частотой опорного фазового сигнала ωREF. При этом на выходе операционного усилителя появится постоянная составляющая, пропорциональная косинусу разности фаз входного и опорного сигналов.

LED-драйверы MEAN WELL – выбор больше, стоимость ниже

Переключая вход запрета операционного усилителя с опорной частотой и фильтруя нижние частоты на его выходе, можно получить постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз входного и опорного сигналов.
Рисунок 1. Переключая вход запрета операционного усилителя с опорной частотой и фильтруя нижние
частоты на его выходе, можно получить постоянное напряжение, пропорциональное разности
фаз входного и опорного сигналов.

Выходной сигнал этой схемы равен

где

а G(t) – изменяющееся во времени усиление операционного усилителя. G(t) – это прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения 50%, уровни которых переключаются между нулем и G0 с частотой опорного фазового сигнала, а G0 – коэффициент усиления ОУ при включенном выходе. Поскольку G(t) является периодической функцией времени, разложим ее в ряд Фурье:

Умножая VIN(t) на G(t) и оставляя только члены с нулевой частотой, получаем выражение для постоянной составляющей выходного сигнала:

Полоса единичного усиления операционного усилителя EL5100 на Рисунке 1 равна 200 МГц, и его выход можно включать и выключать, подавая на вход запрета (вывод 8) прямоугольные импульсы размахом не менее 0-4 В. При использовании показанных на схеме номиналов резисторов обратной связи и при G0 = 3 пиковое выходное напряжение фазового детектора приблизительно равно пиковому значению входного сигнала. EL5100 имеет время отключения 180 нс и время включения 650 нс, что позволяет коммутировать усиление устройства с частотой примерно до 250 кГц. На более высоких частотах усиление фазового детектора падает, поскольку коэффициент заполнения импульсов коммутации усиления больше не равен 50%.

Фильтр нижних частот, следующий за операционным усилителем, выделяет постоянную составляющую сигнала VOUT(t) и имеет спад 3 дБ на частоте 800 Гц. Резистор 100 Ом и включенный последовательно с ним конденсатор 0.1 мкФ ограничивают фазовую задержку, вносимую фильтром, когда фазовый детектор находится внутри петли ФАПЧ. Номиналы компонентов на Рисунке 1 обеспечивают максимальный фазовый сдвиг примерно 65°. При использование источников питания +5 В и –5 В колебания выходного сигнала фазового детектора будут примерно симметричными относительно 0 В. Если в проекте такая симметрия не требуется, можно использовать один источник питания 5 В с положительным смещением операционного усилителя на 2.5 В. В этом случае колебания выходного сигнала будут симметричны относительно уровня 2.5 В. Как во всех схемах на широкополосных операционных усилителях, чтобы избежать неустойчивости следует позаботиться о том, чтобы конденсаторы развязки по питанию были подключены к земляной шине короткими соединениями и как можно ближе к выводам источника питания операционного усилителя.

Эта же схема с коммутируемым усилением может также работать как смеситель частот. Если входной сигнал имеет частоту ωS, а частота опорных прямоугольных импульсов равна ωLO, то частота сигнала промежуточной частоты (ПЧ) на выходе будет равна (ωLO – ωS) или (ωLO + ωS). Желаемый сигнал ПЧ можно получить, заменив выходной фильтр нижних частот на Рисунке 1 полосовым фильтром, настроенным на нужную промежуточную частоту ωLO ± ωS. Если частота переключения опорного сигнала выше допустимой для входа запрета, можно использовать смешение на гармониках с использованием нечетных гармоник опорного сигнала. Такой подход снижает коэффициент усиления смесителя в 1/N раз, где N – номер используемой гармоники.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices AD8041
  2. Datasheet Intersil EL5100

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Switched-gain op amp serves as phase detector or mixer

45 предложений от 23 поставщиков
Операционный усилитель бипл., с отключением, вых. размах до шин питания, 160 МГц, 170 В/мкс, Uсм = 2 мВ, 10 мкВ/°С, 16...
AD8041ANZ
Analog Devices
100 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
AD8041ARZ
Analog Devices
117 ₽
Romstore
Россия, Беларусь
AD8041ARZ
от 631 ₽
ТаймЧипс
Россия
AD8041BR
Analog Devices
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя