Mezclando dos ondas cuadradas y aislando el componente de intermodulación

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Actualmente tengo dos señales de onda cuadrada en f1 y f2 (f1 > > f2) que sirven como señales de referencia para dos amplificadores de bloqueo separados que posteriormente se conectan en cascada para extraer el componente de la señal de entrada en f1 + f2 o f1-f2.

Estoy interesado en intentar eliminar uno de los amplificadores de bloqueo, de alguna manera utilizando las referencias de ondas cuadradas en f1 y f2 para generar una referencia de fase estable en f1 + f2. Esto podría usarse como referencia para que un único amplificador de bloqueo detecte directamente en la frecuencia de intermodulación.

De particular importancia es que la referencia en f1 + f2 debe estar sincronizada con las señales de referencia del precursor en f1 y f2. Las señales precursoras son generadas por fotodiodos IR que miden la luz que pasa a través de una rendija giratoria y, por lo tanto, están sujetas a pequeñas desviaciones debido a la velocidad de giro del motor, las corrientes de aire, etc.

Mi problema es, entonces, cómo generar esta señal de referencia. Como ondas cuadradas, mezclar las dos señales de referencia (en un mezclador doble equilibrado) produciría todos los armónicos impares, que, por ejemplo, f1 = 50 ~ 100kHz y f2 = 1 ~ 10kHz sería difícil de filtrar para dar solo f1 + f2 (particularmente en un filtro sin algún comportamiento de fase altamente no lineal).

¿Alguien puede recomendar un buen punto de partida sobre cómo se puede lograr esto? Gracias de antemano.

    
pregunta prashpad

1 respuesta

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Tiene una señal de referencia f1 en el rango de 50k a 100kHz. Tiene otra señal f3 en el rango de 1k a 10kHz. Quieres generar su suma, no su diferencia, llamémosla f3, que estará en el rango de 51k a 110kHz.

La forma más fácil es usar un PLL para generar f3. Mezcla f3 con f1, llama a la diferencia f4. Fase de bloqueo f4 a f2.

Esto resuelve la mitad del problema. La otra mitad es asegurarse de que se bloquee en la banda lateral superior en lugar de en la banda lateral inferior, que f3 > f1 La forma más fácil de hacerlo es usar un discriminador de frecuencia, para proporcionar una salida lógica para que f3 > f1 o f3f1, no se haga nada más. Si f3

Hay dos tipos de detectores de fase para usar en el PLL, analógico y digital. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, que se relacionan con el tipo de mezclador que se puede utilizar para producir f4.

Un detector de fase analógico, como un DBM (mezclador doblemente equilibrado) puede aceptar entradas sucias, como usar una compuerta XOR simple para mezclar f1 y f3, y todo el filtrado es cuidado por el filtro de bucle. Las desventajas son que la mayoría de las personas en estos días solo se educan en circuitos digitales, y la ganancia de la PSD (para los cálculos de ganancia de bucle) varía con la amplitud de entrada.

Una PSD digital, como se proporciona, por ejemplo, en el 4046 PLL IC, debe tener entradas f2 y f4 limpias. Mezclar f1 y f3 para producir f4 cuando f4 debe subir a 10kHz y f1 puede ser tan bajo como 50kHz requiere un filtrado bastante pronunciado. Es posible que necesite un diseño elíptico con un cero a 50 kHz para obtener señales lo suficientemente limpias.

Dado un VL PLL simple como el 4046, configure los VCO R y C para cubrir el rango f3. Diseñe los componentes del filtro PLL para que el bucle sea estable con una actividad PSD tan baja como 1 kHz. Un ancho de banda de bucle de < = 200Hz (< 20% de la frecuencia de PSD más baja) es una condición necesaria (pero no suficiente, lea las aplicaciones 4046 con cuidado para obtener las condiciones suficientes).

El más sencillo es el clásico detector de fase de 3 estados (sí, también se usa como PSD), que también actúa como detector de frecuencia. Aunque los PSD en el 4046 tienen salidas independientes, sus entradas son comunes, por lo que no es posible realizar la detección de fase en f2 y la detección de frecuencia en f1,3 en la misma parte.

Consulte la patente de EE. UU. US4851784 (ahora hay un enlace que no debería desaparecer) en la figura 4 para ver una ilustración de un discriminador de frecuencia totalmente digital que puede hacerse con un HC74 y un HC00 (el flipflop central usa los otros dos del 00). puertas!). Ignore las salidas de corriente y tome la salida alta / baja (después de desconectar con un pequeño RC) desde cualquiera de las salidas del flipflop medio.

    
respondido por el Neil_UK

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