В очередной раз о синхродетекторе Опции

[Pavel73]

Здравствуйте, много информации перечитал, но осталось несколько вопросов по синхронному детектированию. Конкретно - по детектированию сигнала после фотодиода. Схема установки классическая: источник света - механический обтюратор - исследуемый образец - монохроматор - фотодиод. Схема компенсации засветки на ОУ по вычитающей схеме и полосовые фильтры работают отлично - при обкатке расстояние от выходной щели монохроматора до фотоприемника делалось около 50 мм и включалось верхнее освещение в виде люминесцентных ламп, при этом мплитуда сигнала фотоусилителя прыгала примерно на 250 мВ при небольшом коэффициенте усиления, зато после компенсации и полосового фильтра, выделяющего частоту модуляции примерно в килогерц, форма сигнала и амплитуда изменялись очень незначительно относительно полезного сигнала. Докучи к этому нужно приделать ещё синхронный детектор. Так как опыта работы с ними не было, первым взгляд упал на статью Дмитрия Лапшина "Простой метод синхронного детектирования" из журнала Схемотехника, она прикреплена ниже. Собран детектор на AD781 - мс выборки-хранения. Но как-то совсем не нравится его работа, может что-то делаю не так или недопонимаю, подскажите. Одновибратор - АГ3, длительность регулируется хорошо и время начала запоминания амплитуды полезного сигнала устанавливается стабильно и почти не плавает. Запутался с вопросом перекрывания частот. К примеру если опорная частота около 1 кГц, а частота помехи в несколько раз меньше, то она однозначно перекрывает опорную и выборка и хранение в случае величины просочившейся помехи, сравнимой с полезным сигналом, будет проведена именно по амплитуде помехи или сумме амплитуд помехи и сигнала. Ниже осциллограммы работы. Синяя -сигнал после детектора, желтая - сигнал с фотоусилителя, зелёная - импульс с оптопары обтюратора, розовый - импульс после одновибратора. Всё вроде хорошо, частоты, большие опорной, детектор гасит, но при меньших частотах амплитуда продетектированного сигнала начинает скакать. Как должно быть в оригинале? Как-то смущает эта выборка-хранение. Однозначно соберу поиграться детекторы на основе перемножения и ключевания, но как-то подзапутался со схемами. Если дадите пару советов по работе с AD781 или поделитесь обкатанными схемами синхродетекторов на попсовых деталях, буду очень признателен.

Сообщение отредактировал Pavel73 - Jun 7 2014, 07:01

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Меджикивис]

С AD781 я не работал, но работал с 525ПС3 именно в этом применении, синхронное детектирование. Точность оказалась низкой. Для измерительных целей навряд ли пригодна.
Другая схема была на основе ОУ и ключей, периодически обменивавших местами прямой и инверсный входы. Эта схема работала намного лучше. Погрешность зависит от качества ключей, которое сказывается только на маленьких уровнях сигнала (утечки, ненулевое включенное сопротивление). Но поскольку перед детектированием сигнал уже бывает достаточно усилен, неидеальность ключей влияет мало. Этот вариант можно рекомендовать попробовать.

То, что написано в статье - аналоговое запоминание амплитуды, для вашей конструкции не подходит. Потому что Вам надо не только детектировать, а еще и выделять нужный Вам сигнал из помех.
Свойство фазового детектора то, что он выпрямляет только синфазный сигнал, все остальные остаются переменными и давятся дальнейшим ФНЧ.
Схема же из статьи пытается уйти от последующего ФНЧ. То есть "чистый" сигнал она продетектирует хорошо, а вот зашумленный - плохо. Потому что в моменты запоминания, если была помеха, даже короткая, она запомнится вместе с сигналом и значение окажется испорченным аж до следующего периода.
А в традиционной схеме - последующий ФНЧ сглаживает ВЕСЬ искомый сигнал без изъятия, так что у сигнала оказывается преимущество перед помехой, и отстройка от помех получается на порядки лучше.

Детектирование перемножением, даже с применением особо точных микросхем, не даст Вам каких-либо преимуществ перед простой схемой с ключами. Перемножение выгодно тогда, когда мы имеем сигналом синус и умножая его на обратный, еще до сглаживания уже получаем довольно ровную линию.
Но у Вас-то полезный сигнал близок к прямоугольному, раз вырабатывается обтюратором. Так что, если его просто синхронно переворачивать ключами - Вы и так получите прямую линию - без всякого перемножения.

Резюме:
Рекомендую делать синхронный детектор с ключами. Можно на отдельных микросхемах, можно на специализированной, если есть.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jun 7 2014, 14:02