③锁相法。由前面的“匹配电路”小节知道,当换能器谐振且与发生器匹配时,其输入特性(包括匹配电抗元件在内)相当于一个纯阻。此时,加于其上的电压与流过的电流同相。一旦换能器的谐振频率改变,此电压与电流之间就会有一个相位差。锁相法的原理就是检测出这个相位差的大小和符号,用此偏差信号去调节振荡器的频率,使相位差减小,直至被锁定在零上。图3-24给出了这种方法的原理框图,图中的痴颁翱为压控振荡器。
锁相法的关键是取得电压与电流之间的相位差。图3-25所示电路可以检出两个同频率信号的相位差,并以输出电压的正负来代表是哪个信号超前。这就是一个典型的相位检测器。其工作原理如下:电压信号 和电流信号分别经电压比较器础和叠转变成方波。两个方波信号同时进入异或门颁和触发器顿.异或门输出脉宽正比于相位差的脉冲,经贵平滑滤波后送入运算放大器贰.进入触发器顿的方波产生一个表示超前或滞后的电平,用以控制开关管痴罢的导通和截止。如果电压超前,顿的输出为低电平,痴罢截止,运放贰的
放大倍数为1,其输出为一正比于相位差的正信号;反之,如果电流超前,顿则输出高电平,痴罢导通,运算放大器贰工作时为一个反相放大器,其输出为一正比于相位差的负信号。相位检测器中各点的电压波形及输入-输出特性分别示于图3-26和图3-27.用相位检测器的输出信号去控制痴颁翱(压控振荡器),就能改变其振荡频率直至相位差减小到零,由此达到了频率跟踪的目的。