Диоды и резисторы часто комбинируют в мостовые схемы, позволяющие определить разности фаз или частот двух сигналов. Такие схемы известны под названием фазовых частотных детекторов; их используют в различной передающей и приемной аппаратуре, а также в приборах управления производственными процессами (см. рис. 2.4 и 4.6).
На рис. 9.8 показана основная мостовая схема фазового детектора. Предположим, что на входе 1 действует синусоидальный сигнал, который по частоте и фазе необходимо сравнить с импульсным сигналом, приложенным к входу 2. Когда частота или фаза одного сигнала отличается от частоты или фазы другого сигнала, то на зажиме X получают выходной сигнал. Если же такого различия в сигналах нет, то напряжение на выходе отсутствует (эта схема может быть преобразована путем изменения полярности включения одного диода таким образом, что на выходе будет формироваться постоянное напряжение, величина которого увеличивается или уменьшается при отличающихся входных сигналах).
Предположим, что при равенстве фаз двух сигналов выходной сигнал равен нулю, тогда временные диаграммы напряжений на диодах Д1 и Д2 должны иметь вид, показанный на рис. 9.8, б — г. Положительная полярность синхроимпульсов, поступающих на вход 2 (на узел с диодами Д1 и Д2), обусловливает проводимость обоих диодов. Импульсный ток обоих диодов поступает в узел с резисторами R1 и R2 и замыкается на землю через конденсатор С1 (штриховая линия на рисунке). Если проводимость обоих диодов одинакова и мостик уравновешен, то на зажимах X и У нет напряжения, поскольку эти зажимы идентичны тем узлам стандартной мостовой схемы, между которыми включается прибор для индикации равновесия.
Рис. 9.8. Мостовой фазовый детектор (а) и временные диаграммы напряжений на диодах (б — г).
На рис. 9.8,6 показаны составные сигналы на диодах Д1 и Д2. Такие сигналы получаются, если синхроимпульс поступает на диоды Д1 и Д2 точно в момент прохождения через нуль синусоидального сигнала. Вследствие этого пиковое значение напряжения на диоде Дь достигаемое во время положительного полупериода, равно пиковому значению напряжения на Д2 во время отрицательного полупериода.
При изменении частоты любого из сопоставляемых сигналов между импульсным сигналом и синусоидальным колебанием возникает разность фаз (рис. 9.8, в). Здесь сравнительно с тем, что было на диаграмме на рис. 9.8,6, синусоидальный сигнал сдвинут вправо (запаздывает примерно на 1/4 периода), в результате чего напряжение положительного пика на Д1 гораздо больше напряжения отрицательного пика на Д2. Поэтому проводимость диода Д1 повышается, проводимость Д2 ослабляется, что нарушает равновесие мостовой схемы и вызывает появление разности потенциалов в точках X и У.
Аналогично этому, если синусоидальное колебание смещается влево (рис. 9.8,г), импульс на диоде Д1 имеет положительную полярность и совпадает с отрицательной полуволной синусоидального колебания. Однако на диоде Д2 импульс отрицательной полярности накладывается на отрицательную полуволну синусоидального колебания, вследствие чего проводимость Д2 возрастает. В результате между точками X и У опять появляется разность потенциалов, но обратной полярности. Поэтому выходное напряжение, возникающее при наличии разности фаз, может быть подано на реактансную схему (см. гл. 12), которая обеспечивает увеличение или уменьшение частоты генератора с регулируемой частотой или другой схемы, за счет чего осуществляется корректировка любого смешения частоты или фазы контролируемого сигнала. Конденсатор Ct (или другие фильтровые схемы) снижает уровень пульсирующих составляющих и обеспечивает постоянство уровня выходного сигнала, так что последний может служить в качестве источника смещающего напряжения для целей корректировки.