Помножувач частоти на фазовращателях

На відміну від звичайних помножувачем частоти помножувачі на фазовращателях можуть забезпечити спектрально чистий, що не вимагає фільтрації вихідний сигнал. Використовуючи для розщеплення фази широкополосні фазово-різницеві ланцюга, можна реалізувати частотно-незалежні помножувачі, що працюють в діапазоні, який перекриває безліч октав.

Принцип роботи помножувачем такого типу показаний на рис.1, а. Частота синусоїдального сигналу множиться на N шляхом поділу вхідної напруги на N різних фаз, рівновіддалених один від одного в діапазоні 360 °. N сигналів з різними фазами управляють N транзисторами, що працюють в режимі класу С, вихідні сигнали яких об'єднуються для формування імпульсу через кожні 360 ° / N градусів. Завдяки використання N транзисторів потужність вхідного сигналу може бути в N разів вище потужності, необхідної для насичення транзистора.

рис.1, а

Описуваний помножувач звукової частоти на 4 (мал.1, б) містить частотно-залежні 90 °-ві фазовращателі R1C1 і R2C2. Транзистори Q1 і Q4 формують імпульси, помішані на виході по фазі на 0 і 90 °. Фазова інверсія імпульсів здійснюється транзисторами Q5 і Q6, які управляють транзисторами Q2 і Q3, в результаті чого на виході останніх утворюються імпульси з фазовим зрушенням 180 і 270 °. Зсунуті по фазі на 90 ° вихідні імпульси об'єднуються для формування почетвереній частоти. Помножувач звукового діапазону учетверяет частоти від 625 до 2500 Гц.

рис.1, б

Амплітуда вхідного сигналу встановлюється до необхідного значення на базі транзистора Q4. Крім того, резисторами R3, R4 і R5 можна регулювати амплітуду сигналу для транзисторів Q1, Q2 і Q3. Осцилограми показує високу якість вихідного сигналу при множенні на 4 вхідний частоти 2500 Гц.

В порівнянні із звичайними пристроями, помножувачі частоти на фазовращателях на високих частотах мають набагато менший рівень субгармонік. На мал.2, а показаний високочастотний варіант такого помножувача (також на 4), в якому для зсуву фази на 90 ° використовується простий фазовращатель у вигляді LCR-ланцюга (рис. 2, б). Цікавим властивістю такого ланцюга є те, що при рівних значеннях реактивних опорів фазовий зсув між входом і виходом дорівнює 90 ° незалежно від опору R. Це дозволяє регулювати як амплітуду (зміною R), так і фазу (зміною L або С) сигналу.

рис.2, а

рис. 2, б

Індуктивність L утворена первинної обмоткою трансформатора T1; з вторинної обмотки на транзистори Q1 і Q2 надходять сигнали, зсунуті відповідно на 90 і 270 °. Фазові зрушення 0 і 180 ° здійснюються трансформатором Т2, який підключений до транзисторам Q3 і Q4.

П-подібна індуктивна ланцюг на виході забезпечує оптимальне узгодження з 50-Ом навантаженням і невелике придушення субгармонік. На відміну від звичайних пристроїв даний помножувач пригнічує субгармонікі і не вимагає фільтрації на виході.

Як показують вимірювання за допомогою аналізатора спектра, другу і третю гармоніки можна легко придушити більш ніж на 50 дБ щодо рівня корисної четвертої гармоніки.