ЧД с преобразованием ЧМ-колебания в мпульсное напряжение с переменной скважностью
Такие детекторы выполняют на дискретных логических элементах, из называют импульсными (испульсно-счетными).
Схема импульсного ЧД показана на рис.107, где УФ – устройства формирования для преобразования аналогового сигнала в импульсное напряжение; ИД – импульсные делители частоты.
Рисунок 107 – Схема импульсного ЧД
Одна из реализаций импульсного ЧД по схеме 107 показана на рис.108.
Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы ЧД, - на рис.109, а – к.
Импульсный ЧД имеет два входа: на один подается ЧМ-сигнал (рис.109, а), на другой – опорное колебание (рис.109, д).
В качестве 
и 
использованы компараторы с гистерезисом ( 
и 
) и цепи 
( 
и 
); форма напряжения 
на выходе (на выходе ) показана на рис.109,б, а на выходе (на выходе ) – на рис.109, ж.
Рисунок 108 – Схема импульсного ЧД
Резисторы 
и 
компараторов выбирают так, чтобы обеспечить гистерезис переключения. Параллельно резисторам и включают конденсаторы 
и 
небольшой емкости, которые, не снижая существенно быстродействия, защищают схему от паразитных импульсов, возникающих при пересечении входным сигналом порогового уровня (в данном случае 
).
Рисунок 109 – Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы ЧД
В качестве делителей частоты 
и 
применены цифровые счетчики ( 
и 
). Импульсы 
с выхода (рис.109, в) имеют период следования
,
где 
- частота сигнала на первом входе ЧД.
После дифференцирования цепью 
, 
и одностороннего ограничения диодом 
импульсы 
(рис.109, г) подаются на вход 
асинхронного 
- триггера 
.
Делитель работает в стартстопном режиме. При появлении напряжения логической единицы на выходе 
триггера при действии импульса счетчик открывается по входу обнуления 
и начинает считать импульсы частоты 
.
При приходе 
-го импульса через время 
(рис.109, ж) на выходе счетчика появляется напряжение логической единицы, которое, воздействуя на вход триггера , переводит его в состояние «0» (рис.109, е), после чего счетчик обнуляется и запирается по входу .
Таким образом, на выходе счетчика действуют импульсы 
(рис.109, з).
Каждый импульс и переводит триггер из одного состояния в другое; напряжение на выходе триггера показано на рис.109, е.
Напряжение 
прикладывается к преобразователю уровня 
(см.рис.107), который должен исключить постоянную составляющую напряжения .
Это обеспечивается в ЧД по схеме рис.20 с помощью цепи 
и балансной транзисторной цепи на транзисторах 
, 
и 
; форма напряжения на выходе представлена на рис.109, и.
Для можно использовать МОП-транзисторы, цепи стабилизации напряжения с ограничителями на диодах и быстродействующие операционные усилители с регулировкой тока постоянной составляющей в точке суммирования.
НЧ составляющая, выделяемая из напряжения 
фильтром нижних частот ФНЧ (рис.109, к),
.
При , получим
. (11.2)
Согласно (11.2), напряжение 
линейно зависит от частоты , следовательно, ЧМ-сигнал следует подавать на первый вход ЧД.
Характеристика детектирования, построенная согласно (2), показана на рис.110.
Рисунок 110 – Характеристика детектирования ЧД
Решив (11.2) относительно 
при 
, найдем 
.
Рассмотренный ЧД работает при 
, т.е. 
; в ЧД использованы логические элементы и счетчики серии КМОП.
Выводы:
1) В импульсном ЧД происходит преобразование ЧМ-колебания в импульсное напряжение с переменной скважностью.
2) Характеристика детектирования ЧД линейна в диапазоне частот 
. Выбором значений 
, или можно установить значение частоты при .
3) Импульсный ЧД обладает свойствами амплитудного ограничителя; напряжение не зависит от 
.
4) Поскольку импульсный ЧД не содержит индуктивностей, он удобен для интегрального исполнения.