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

 

[AlexeyW]

Мне показалось, что при неравенстве детектируемой и закрытой частей периода нижние частоты будут пролезать. Особенно это наглядно, например, для кратно низких частот - например, половинной.
Я раз делал такую схему, но со скважностью половина. Не использовал аналоговые ключи, просто подавал сигнал на +/- входы дифусилителя-интегратора, а стробирующим сигналом сажал нужный вход на землю в нужный полупериод. Хотя, честно говоря, пролезание помех специально не мерял. Помех от ламп видно не было совсем.

[Меджикивис]

стробирующим сигналом сажал нужный вход на землю в нужный полупериод.

По сути это уже и есть пол-ключа.
Просто в такой схеме уровень будет меряться не от "земли" точно, а от остаточного потенциала на притянутом к земле входе. Небольшая, но погрешность. Чтоб ее снизить, сигнал на это время от заземленного входа лучше отключать. - вот и полная нормальная схема с ключами

Касательно пролезания кратного сигнала - я такое не наблюдал, но не поручусь; надо бы проверить. Вообще, со многих сторон лучше иметь скважность 2. Она на выходе продетектируется ключами в точную ровную линию.
А если будет отклоняться от двойки, то после первого же разделительного конденсатора более короткий полупериод приобретет больше амплитуду, чем более длинный. Таким образом, когда мы вывернем их ключами на одну полярность, их амплитуды не совпадут в одну ровную линию и появится пульсация на частоте сигнала. ФНЧ обязан ее сгладить в среднее.

Хотел еще сказать про обтюратор.
Обычно у нас либо ответвляли основной луч отражением от стеклянной пластинки на фотодиод и получали точно синхронный сигнал; особенно хорошо такое с лазерным пучком.
Либо с другой стороны "вертушки" ставили пару светодиод-фотодиод и получали сигнал в противофазе. Не очень конечно сложно, но все же гиморно.
Я сделал такой вариант:
"Вертушка" имеет только одну лопасть - половинную. А напротив нее, в качестве уравновешивающего груза около оси - половинка отбитого кольцевого магнита.
Около магнита геркон. Надеюсь дальнейшее ясно: вертушка крутится, и на каждом прохождении магнита геркон замыкается.
Отличный прямоугольник с хорошими фронтами; дребезга не наблюдалось. Ток около миллиампера (5V), безукоризненно работает уже третий год.