|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל תיאוריה בסיסית של סינתיסייזרים תדרים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / סינתיסייזרים תדרים מבוא מערכת Phase Locked Loop (PLL) היא צומת מקורי בשימוש נרחב, המיוצר על ידי חברות מסוימות כ-IC נפרד. ה-PLL מכיל גלאי פאזה, מגבר ומתנד מבוקר מתח (VCO) והוא שילוב של טכנולוגיה אנלוגית ודיגיטלית. נסקור בקצרה את היישומים של PLLs עבור פענוח צלילים, דמודולציה AM ו-FM, כפל תדרים, סינתזת תדרים, שעון אות בתנאים רועשים (כגון הקלטה מגנטית) ושחזור אותות. קיימת הטיה מסורתית נגד PLL, חלקית בשל הקושי ליישם PLL על רכיבים דיסקרטיים, ובחלקה מבוססת על האמונה ש-PLL אינו יכול לעבוד בצורה אמינה מספיק. עם זאת, ההופעה הנוכחית של מספר רב של מכשירי PLL זולים וקלים לשימוש מאפשרת להסיר במהירות את המכשול הראשון לשימוש הנרחב שלהם. כאשר מתוכנן כראוי ומשמש למגבלותיו, PLL הוא רכיב מעגל אמין כמו מגבר הפעלה או כפכף.
מעגל ה-PLL הקלאסי מוצג באיור 1. גלאי הפאזה משווה את התדרים של שני אותות הכניסה ומייצר אות פלט המהווה מדד לאי-התאמת הפאזה שלהם (אם, למשל, הם שונים בתדר, אז ייווצר פלט תדר הבדל תקופתי). אם התדרים fin ו-fgoon אינם שווים זה לזה, אזי אות שגיאת הפאזה, לאחר סינון והגברה, ישפיע על ה-VCO, ויקרב את התדר fgoon לסנפיר. במצב רגיל, ה-VCO "נועל" במהירות את סנפיר התדר, שומר על שינוי פאזה קבוע ביחס לאות הכניסה. מכיוון שלאחר הסינון, הפלט של גלאי הפאזה הוא מתח DC, ואות הבקרה של ה-VCO הוא מדד לתדר הכניסה, ברור שניתן להשתמש ב-PLL לזיהוי FM ופענוח צלילים (בטלפון דיגיטלי שידור קו). פלט ה-VCO מייצר אות עם סנפיר בתדר; יחד עם זאת, זהו עותק "מנוקה" של סנפיר האות, שבעצמו יכול להיות מושפע מהפרעות. מכיוון שלאות המוצא המחזורי של ה-VCO יכול להיות כל צורה (משולש, סינוסואיד וכו'), הדבר מאפשר ליצור, למשל, אות סינוסואידאלי, המסונכרן עם רצף פעימות הכניסה. לעתים קרובות מעגלי PLL משתמשים במונה modulo n המחובר בין הפלט של ה-VCO לגלאי הפאזה. עם מונה זה, מתקבל תדר שהוא כפולה של תדר הייחוס של קלט הפקס. זה נוח להפקת פולסי שעון שהם כפולה של תדר הרשת באינטגרציה של ממירים (דו-שלביים או עם איזון מטען) על מנת לדכא הפרעות ברשת. על בסיס תוכניות דומות, נבנים גם סינתיסייזרים תדרים. רכיבי התקן PLL גלאי פאזה. ישנם כיום שני סוגים עיקריים של גלאי פאזה, המכונה לעתים סוג 1 וסוג 2. גלאי סוג 1 פועל על אותות אנלוגיים או דיגיטליים של גל ריבוע, בעוד שגלאי סוג 2 פועל על מיתוג דיגיטלי (קצוות). נציגים של סוג 1 הם IC565 (ליניארי) ו-4044 (TTL), סוג 2-4046 (CMOS). גלאי הפאזה הפשוט ביותר מסוג 1 (דיגיטלי) הוא שער XOR, שהמעגל שלו מוצג באיור 2. אותה איור מציגה את התלות של מתח המוצא של הגלאי (לאחר סינון במעבר נמוך) בהפרש הפאזות עבור אותות מלבניים מבוא עם מחזור עבודה של 50%. לגלאי פאזה מסוג 1 (ליניארי) יש מאפייני פאזה דומים, אם כי הוא מבוסס על מכפיל "ארבעה מרובעים", המכונה גם "מערבל מאוזן". גלאי פאזה מסוג זה הינם לינאריים ביותר ומשמשים לזיהוי סינכרוני.
גלאי פאזה מסוג 2 רגישים רק למיקום היחסי של הקצוות של אות הכניסה והאות במוצא ה-VCO, כפי שמוצג באיור 3. בהתאם לשאלה אם קצה אות המוצא של VCO מופיע לפני או אחרי קצה אות הייחוס, הפלט של משווה הפאזה יפיק פולסים מוביל או פיגור, בהתאמה.
משך הפולסים הללו, כפי שמוצג באיור, שווה למרווח הזמן בין הקצוות של האותות המתאימים. במהלך פעולת פעימות ההובלה או ההשהיה, מעגל המוצא מתנקז או נותן זרם בהתאמה, והמתח הממוצע המתקבל במוצא תלוי בהפרש הפאזה, כפי שמוצג באיור 4. פעולתו של מעגל זה אינה תלויה לחלוטין במחזור העבודה של אותות הכניסה (בניגוד למעגל השוואת הפאזה מסוג 1 שנדון לעיל). יתרון נוסף הוא שאין פלט כלל כאשר אותות הכניסה מסונכרנים. משמעות הדבר היא שאין "אדווה" במוצא, מה שגורם לאפנון פאזה תקופתי בגלאי פאזה מסוג 1.
להלן המאפיינים ההשוואתיים של שני הסוגים העיקריים של גלאי פאזה: לוח 1
יש הבדל נוסף בין שני סוגי גלאי הפאזה הללו. הפלט של גלאי מסוג 1 דורש תמיד סינון עוקב בלולאת הבקרה (ראה להלן להרחבה בנושא זה). לפיכך, ב-PLL גלאי מסוג 1, מסנן הלולאה פועל כמסנן מעביר נמוך, מחליק את האותות הלוגיים עם המשרעת המלאה. במקרה זה, פעימות שיוריות קיימות תמיד, שתוצאתן הן תנודות פאזה תקופתיות. במעגלים שבהם ה-PLL משמש להכפל או סינתזה של תדרים, הדבר גורם ל"אפנון פאזה לרוחב" של אות המוצא. גלאי מסוג 2, לעומת זאת, מייצר פולסי פלט רק כאשר יש אי-התאמה פאזה בין אות הייחוס לאות VCO. אם אין אי התאמה, פלט הגלאי מתנהג כמו מעגל פתוח, וקבל מסנן הלולאה פועל כהתקן אחסון, מחזיק את המתח שבו ה-VCO שומר על התדר הרצוי. אם תדירות אות הייחוס משתנה, גלאי הפאזה יפיק סדרה של פולסים קצרים שיטעינו (או יפרקו) את הקבל למתח החדש הדרוש כדי להחזיר את ה-VCO לסנכרון. גנרטורים מבוקרי מתח. מרכיב חשוב במערכות הלולאה נעילת הפאזה הוא המתנד, אשר ניתן לשלוט בתדר שלו מהפלט של גלאי הפאזה. חלקי PLL IC כוללים VCO, כגון אלמנט קו 565 ואלמנט CMOS 4046. ישנם גם ICs VCO נפרדים, כגון 4024 (בנוסף לגלאי הפאזה 4044 TTL שהוזכר לעיל), או רכיבי TTL שונים מסדרת 74xx ( לדוגמה, , 74S124 ו-74LS324-327). מחלקה מעניינת נוספת של VCOs הם מתנדים עם תפוקה סינוסואידית (8038, 2206 וכו'). הם מייצרים גל סינוס טהור עם אותות כניסה מעוותים. טבלה 2 מספקת סיכום של ה-VCOs השונים. לוח 2
שימו לב שתדר ה-VCO אינו כפוף למגבלות של מעגלים לוגיים. לדוגמה, אתה יכול להשתמש מחולל תדר רדיו עם varactor (דיודת קיבול משתנה) (איור 5).
מבלי להתעכב על כך בפירוט, נציין כי ניתן להשתמש אפילו במחולל מיקרוגל (GHz) המבוסס על קליסטרון רפלקטיבי, אשר מכוון על ידי שינוי המתח על פני הרפלקטור. מטבע הדברים, התקן PLL עם מתנדים מסוג זה חייב להכיל גלאי פאזה RF. מערכות PLL אינן דורשות שה-VCO יהיה ליניארי מדי בתדר מול מתח. עם זאת, עם אי-לינאריות משמעותית, מקדם השידור ישתנה עם התדירות, ויהיה צורך לספק מרווח יציבות גדול יותר. עיצוב PLL סגירת לולאת הבקרה. במוצא של גלאי הפאזה, נוצר אות שגיאה, הקשור לנוכחות של הפרש פאזה בין אותות הקלט והייחוס. מתח הכניסה VCO שולט בתדר שלו. אולי נראה שכדי ליצור לולאת בקרה סגורה, מספיק לכסות אותה במעגל משוב עם רווח מסוים, כפי שנעשה במעגלים עם מגברים תפעוליים. כאן, לעומת זאת, יש הבדל אחד משמעותי. במעגלים קונבנציונליים, הכמות שנשלטת על ידי המשוב זהה, או לפחות פרופורציונלית, לכמות הנמדדת כדי ליצור את אות השגיאה. לדוגמה, במגבר, מתח המוצא נמדד ומותאם מתח הכניסה בהתאם. האינטגרציה מתבצעת במערכת PLL. אנו מודדים את הפאזה, ופועלים לפי התדר, והפאזה היא האינטגרל של התדר. זה גורם להזזת פאזה של 90° בלולאת הבקרה. מכיוון שהאינטגרטור שהוכנס למעגל המשוב של הלולאה מספק השהיית פאזה נוספת של 90°, עירור עצמי יכול להתרחש בתדרים שבהם הרווח הכולל של הלולאה שווה לאחדות. הפתרון הפשוט ביותר הוא להוציא מהמעגל את כל האלמנטים האחרים שמייצרים השהיית פאזה לפחות בתדרים שבהם רווח המעגל הכולל קרוב לאחדות. אחרי הכל, מגברים תפעוליים מציגים פיגור פאזה של 90° כמעט על כל טווח התדרים שלהם ועדיין מתפקדים היטב. זוהי הגישה הראשונה לפתרון הבעיה, שתוצאתה היא מה שנקרא "לולאה מסדר ראשון". זה דומה לתרשים הבלוק PLL שלמעלה, אך ללא מסנן המעבר הנמוך. למרות שמערכות מסדר ראשון כאלה משמשות במקרים רבים, אין להן את תכונות "גלגל התנופה" הנדרשות, כלומר, החלקת רעש או תנודות באות הכניסה. בנוסף, מכיוון שהפלט של גלאי הפאזה שולט ישירות על ה-VCO, לא ניתן לשמור על קשר פאזה קבוע בין אות המוצא של ה-VCO לאות הייחוס בלולאת הסדר הראשון. הלולאה מסדר שני למניעת חוסר יציבות מכילה מסנן מעבר נמוך נוסף בלולאת המשוב. בשל כך, מתרחשת מאפיין החלקה, טווח הלכידה מצטמצם וזמן הלכידה גדל. יתרה מכך, כפי שיוצג להלן, לולאה מסדר שני עם גלאי פאזה מסוג 2 מספקת סנכרון עם הפרש פאזה אפס בין אות הייחוס לפלט של ה-VCO. לולאות מסדר שני משמשות כמעט בכל מקום, מכיוון שברוב היישומים מערכת ה-PLL חייבת לספק תנודות קטנות בפאזה של אות המוצא, כמו גם להיות בעלת מאפיינים מסוימים של זיכרון או "גלגל תנופה". מעגלים מסדר שני מאפשרים רווח גבוה בתדרים נמוכים, מה שנותן יציבות מוגברת (בדומה למגברי משוב). כעת נסתכל על דוגמה לשימוש ב-PLL. מכפיל תדרים. דוגמה לפיתוח. מערכות PLL משמשות לעתים קרובות ליצירת אותות שתדירותם היא כפולה של תדר הכניסה. בסינתיסייזרים תדרים, תדר המוצא מתקבל על ידי הכפלת מספר n שלם בתדר של אות ייחוס בתדר נמוך מיוצב (לדוגמה, 1 הרץ). המספר n מוגדר בצורה דיגיטלית, וניתן לשלוט על מחולל המספרים הניתן לכיוון ממחשב. במקרים פרוזאיים יותר, אתה יכול למצוא שימוש במכשיר PLL ליצירת תדר שעון המסונכרן עם תדר ייחוס כלשהו שכבר זמין במכשיר זה. נניח, למשל, ש-ADC דו-שלבי זקוק לאות שעון ב-61,440 קילו-הרץ. בתדירות זו מתקבלות 7,5 מדידות בשנייה; השלב הראשון יימשך 4096 מחזורי שעון (זכור כי ב-ADC דו-שלבי משך השלב הזה קבוע), ומשך הזמן המרבי של השלב השני יהיה 4096 מחזורים. תכונה אופיינית של מעגל ה-PLL היא שניתן לסנכרן את אות השעון בתדר של 61,440 קילו-הרץ לתדר הרשת של 60 הרץ (61,440=60x1024), מה שמאפשר לדכא לחלוטין הפרעות רשת בכניסת הממיר. הבה נבחן תחילה את מעגל ה-PLL הסטנדרטי (איור 6), המכיל מונה נוסף - מחלק תדרים ב-n, המחובר בין מוצא ה-VCO לגלאי הפאזה.
התרשים מציג את מקדמי ההעברה של כל אלמנט פונקציונלי של המעגל, מה שיעזור לנו בחישוב היציבות. נציין במיוחד שגלאי הפאזה ממיר את הפאזה למתח, וה-VCO, בתורו, ממיר את המתח לנגזרת של הפאזה ביחס לזמן, כלומר לתדר. לפיכך, ניתן לשקול שאם ניקח בחשבון את הפאזה כמשתנה קלט, אז ה-VCO פועל כאינטגרטור. מתח כניסה שגיאה קבוע גורם לשגיאת פאזה הגדלה ליניארית במוצא ה-VCO. למסנן המעבר הנמוך ולמחלק התדרים ב-n יש רווחים של פחות מאחד. יציבות ושינויי פאזה איור 7 מציג את דיאגרמות ה-Bode המאפשרות לנו להעריך את היציבות של ה-PLL מסדר שני.
ה-VCO פועל כאינטגרטור עם קבוע זמן של 1/f והשהיית פאזה של 90° (כלומר קבוע הזמן הוא פרופורציונלי ל-1/jw והקבל נטען על ידי המקור הנוכחי). על מנת ליצור מרווח פאזה (ההבדל בין 180 מעלות להזזת פאזה בתדר שבו ההגבר הכולל של המעגל שווה ל-1), נגד מחובר בסדרה עם הקבל במסנן הנמוך, מניעת התמוטטות יציבות בתדרים מסוימים (הכנסת "אפס" של פונקציות ההעברה). שילוב של מאפייני ה-VCO והפילטר נותן את דיאגרמת Bode עבור רווח הלולאה הכולל המוצג באיור. כל עוד השיפוע הוא 6 dB/אוקטבה (באזור רווח האחדות), הלולאה תהיה יציבה. זה מושג כאשר משתמשים במסנן עופר-פיגור נמוך ועם הבחירה הנכונה של המאפיינים שלו (כמו גם במעגלי פיצוי פאזה עופרת-פיגור של מגברים תפעוליים). בחלק הבא נראה כיצד זה נעשה. חישוב מקדם העברה איור 8 מציג את מעגל ה-PLL עבור סינתיסייזר תדרים של 61 הרץ. גלאי הפאזה וה-VCO הם חלק מ-PLL המבוסס על CMOS IC מסוג 440.
במעגל זה, נעשה שימוש בגרסה של גלאי הפאזה הפועל בחזיתות, אם כי ל-IC 4046 יש את שתי האפשרויות. הפלט של המעגל נוצר על ידי זוג טרנזיסטורי CMOS פולסים המספקים אותות פולסים ברמות Ucc או 0 V. למעשה, מדובר בפלט של שלושה מצבים שנחשב קודם לכן, שכן, למעט הרגעים של פולסי שגיאת הפאזה, הוא במצב גבוה התנגדות פלט. התדרים המקסימליים והמינימליים של ה-VCO, שנקבעו על ידי רמות מתח הבקרה של 0 V ו-Ucc, נקבעים על ידי בחירת הנגדים R1 ו-R2 והקבלים C1 בהתאם לנתוני הדירוג. מהנתונים הטכניים של אלמנט 4046, ניתן לקבוע חיסרון משמעותי של המעגל: רגישות גבוהה ליציבות מתחי האספקה. הבחירה של אלמנטים אחרים של קו המתאר מתבצעת על פי נהלים סטנדרטיים עבור PLL. לאחר בחירת טווח ה-VCO, כל מה שנותר הוא לתכנן את מסנן המעבר הנמוך, שהוא חלק קריטי מאוד של המערכת. נתחיל בחישוב הרווח של לולאת הבקרה כולה. טבלה 3 מציגה את נוסחאות החישוב של רכיבים בודדים (לפי איור 6). טבלה 3. חישוב רווח PLL יש לבצע חישובים בזהירות, לא לבלבל בין התדר f לבין התדר המעגלי w או הרץ עם קילו-הרץ. עד עכשיו, לא קבענו רק את מקדם Kj. ניתן לקבוע זאת על ידי כתיבת ביטוי עבור הרווח הכולל של הלולאה, אך תחילה זכור שה-VCO הוא אינטגרטור וכתוב:
מכאן שהרווח הכולל הוא
כעת בוא נבחר את התדר שבו הרווח ישתווה לאחדות. הרעיון הוא שתדר השידור הבודד נבחר גבוה מספיק כדי שהלולאה תוכל לעקוב כראוי אחר שינויים בתדר הקלט, אך גם נמוך מספיק כדי להחליק רעש וקפיצים באות הקלט. לדוגמה, מערכת PLL המיועדת לפזרת אותות FM כניסה או לפענח רצף של צלילים במהירות גבוהה חייבת להיות מהירה (עבור אותות FM, רוחב הפס של הלולאה חייב להתאים לאות הקלט, כלומר שווה לתדר האפנון המרבי, וכן עבור פענוח צלילים, לולאת קבוע הזמן חייבת להיות פחותה ממשך הטון). מצד שני, מכיוון שמערכת זו נועדה לעקוב אחר ערכים מסוימים של תדר כניסה יציב או משתנה באיטיות, עליה להיות בעלת קצב שידור בודד נמוך. זה יפחית את "רעש" הפאזה ביציאה ויספק חוסר רגישות להפרעות ותקלות בכניסה. אפילו הפסקות קצרות של אות הכניסה כמעט ולא יהיו מורגשות, שכן קבל המסנן יאחסן את המתח, מה שיגרום ל-VCO להמשיך להפיק את תדר המוצא הנדרש. בהתחשב במה שנאמר, אנו בוחרים את התדר של שידור יחיד f2 שווה ל-2 הרץ, או 12,6 רד/s. זה הרבה מתחת לתדר הייחוס, ולא סביר שסטיות בתדר הרשת עלולות לחרוג מהערך הזה (זכור שאנרגיה חשמלית מופקת על ידי גנרטורים גדולים עם אינרציה מכנית עצומה). נקודת השבירה של מאפיין מסנן המעבר הנמוך (ה"אפס" שלו) נבחרת, ככלל, בתדר קטן מ-f2 3-5 פעמים, מה שמספק שולי פאזה מספיקים. נזכיר שהסטת הפאזה של מעגל RC פשוט משתנה בין 0 ל-90° בטווח התדרים שבין 0,1 ל-10 ביחס לתדר של -3 dB ("קטבים"), שבה ההסטה היא 45°. אז, בואו נבחר את תדר האפס שווה ל-0,5 הרץ, או 3,1 רד/s (איור 9). נקודת השבירה f1 קובעת את קבוע הזמן R4C2 : R4C2=1/2pf1. תחילה נניח: C2=1 µF ו-R4=330 kOhm. כעת כל שנותר הוא לבחור את ערך ההתנגדות R3 מתוך התנאי שמקדם השידור בתדר f שווה ליחידה2. לאחר ביצוע פעולה זו, אנו מוצאים כי R3 \u4,3d XNUMX MΩ.
התעמלות. בדוק שעם רכיבי המסנן שנבחרו, ההגבר ב-f2=2,0 הרץ הוא אכן 1,0. לפעמים הערכים המתקבלים של פרמטרי המסנן אינם נוחים ואתה צריך לחשב אותם מחדש או להזיז מעט את תדר רווח האחדות. ערכים אלה מקובלים עבור CMOS PLL (התנגדות קלט VCO טיפוסית היא 1012 Ohm), ועבור PLL על טרנזיסטורים דו-קוטביים (סוג 4044, למשל), ייתכן שיהיה עליך להתאים את ההתנגדות באמצעות מגבר תפעולי. כדי לפשט את העיצוב של המסנן בדוגמה זו, נעשה שימוש בגלאי פאזה מסוג 2 עם מיתוג קצה. ייתכן שהפתרון הזה לא יהיה הטוב ביותר בפועל בגלל הרמה הגבוהה של הפרעות ברשת. על ידי בחירה קפדנית של מעגל הקלט האנלוגי (לדוגמה, ניתן להשתמש בטריגר שמיט), ניתן להשיג ביצועי מעגל טובים. אחרת, מומלץ להשתמש בגלאי שלב XOR מסוג 1. שיטת ניסוי וטעייה יש אנשים שעבורם אמנות התכנון של מעגלים אלקטרוניים היא לשנות את פרמטרי הסינון עד שהמעגל יעבוד. אם הקורא הוא אחד מהם, אזי עליו לשנות את גישתו לסוגיה זו. כנראה בגלל מפתחים כאלה, למערכות PLL יש מוניטין רע, ובגלל זה נתנו חישוב מפורט. עם זאת, בואו ננסה לעזור למפתחים בשיטת הניסוי והטעייה: R3C2 קובע את זמן ההחלקה של קו המתאר, ואת היחס R4 / R3 - שיכוך, כלומר, היעדר עומס יתר במהלך דילוג תדר. אנו ממליצים להתחיל עם R4=0,2R3. יצירת שעון עבור מסופי וידאו גנרטור בתדר גבוה המסונכרן עם תדר רשת של 60 הרץ יכול לשמש בהצלחה ליצירת אותות שעון בציוד קצה אלפאנומרי של מחשב. מהירות הפלט הסטנדרטית של מידע על צגי וידאו היא 30 פריימים לשנייה אחת. מכיוון שההפרעות ברשת קיימת כמעט תמיד, גם אם היא קטנה, התמונה מתחילה לחוות "גלגול" איטי. זה קורה אם אין סנכרון מדויק בין תדר החשמל לערוץ האנכי של התצוגה. דרך טובה לפתור בעיה זו היא להשתמש במערכת PLL. במקרה זה, יש להשתמש ב-VCO בתדר גבוה (עם תדר של כ-1 מגה-הרץ, כפולה של 15 הרץ), ויש להשתמש באותות המתקבלים על-ידי חלוקת רצף השעון הראשי הזה בתדר גבוה כדי ליצור ברצף את הנקודות של כל תו , אורך קו ומספר שורות במסגרת. לכידה ומעקב PLL ברור שה-PLL יישאר בסינכרון כל עוד אות הקלט לא נופל מחוץ לטווח המותר של אותות המשוב. שאלה מעניינת היא הכניסה הראשונית של המערכת לסינכרון. חוסר התאמת התדר הראשוני מייצר אות תדר הבדל תקופתי במוצא של גלאי הפאזה. האדוות תקטן לאחר הסינון ויופיע אות שגיאה קבוע. תהליך לכידה. התשובה לשאלה לא כל כך פשוטה. מערכות בקרה מסדר ראשון יהיו תמיד בסינכרון, מכיוון שאין הנחתה של אות השגיאה בתדר נמוך. לולאות הסדר השני יכולות להיות גם מסונכרנות וגם לא מסונכרנות, בהתאם לסוג גלאי הפאזה ורוחב הפס של מסנן המעבר הנמוך. בנוסף, לגלאי שלב XOR מסוג 1 יש רוחב פס רכישה מוגבל התלוי בקבוע זמן הסינון. ניתן להשתמש בנסיבות אלו אם יש צורך לבנות מערכת PLL שחייבת לבצע סנכרון רק בטווח תדרים מסוים. תהליך הנעילה הוא כדלקמן: כאשר אות שגיאת הפאזה גורם לתדר ה-VCO להתכנס לתדר הייחוס, צורת גל השגיאה משתנה לאט יותר ולהיפך. מכיוון שאות זה הוא אסימטרי, שינויים איטיים יותר מתרחשים בחלק של המחזור שבו fgun מתקרב ל-fop. כתוצאה מכך, מתח DC ממוצע שאינו אפס מכניס את ה-PLL למצב נעילה. מתח הכניסה של ה-VCO משתנה במהלך תהליך הלכידה, כפי שמוצג באיור 10. שימו לב לשיא האחרון (חיתוף יתר) בתרשים; הסיבה לכך מאוד מעניינת. גם אם תדר ה-VCO מגיע לערך הרצוי (כפי שמצוין ברמת המתח בכניסת ה-VCO), אין זה אומר שהמערכת נכנסה בהכרח לנעילה, שכן עלול להתברר שאין מצב משותף. זה עלול לגרום לעקומה לחרוג. ברור שתהליך הלכידה בכל מקרה יתרחש אחרת.
רצועת לכידה ומעקב אם נעשה שימוש בגלאי שלב XOR מסוג 1, רוחב הפס של הרכישה מוגבל על ידי קבוע הזמן של מסנן המעבר הנמוך. זה הגיוני, מכיוון שאם יש הבדל גדול בתדרים ראשוניים, אות אי ההתאמה יוחלש על ידי המסנן עד כדי כך שלכידה לעולם לא תוכל להתרחש. ברור שהגדלת קבוע הזמן של מסנן המעבר הנמוך מצמצמת את רצועת הלכידה, מה שקולה להקטנת רווח הלולאה. מסתבר שאין הגבלות כאלה בגלאי פאזה הפועל לאורך חזיתות. רוחב הפס המעקב עבור שני סוגי המעגלים תלוי בטווח מתחי בקרת ה-VCO. כמה דוגמאות לשימוש במערכות PLL כבר הזכרנו את השימוש ב-PLL בסינתיסייזרים ומכפילי תדרים. באשר לאחרון, כדאיות השימוש ב-PLL, כפי שניתן לראות מהדוגמה הנחשבת, היא כה ברורה, עד שלא צריך להיות ספק לגבי השימוש ב-PLL. למכפילים פשוטים (כלומר, שעונים בתדר גבוה למערכות דיגיטליות) אין אפילו בעיות עם ריצוד התייחסות, וניתן להשתמש במערכות מסדר ראשון די טוב. בואו נסתכל על כמה יישומים של ה-PLL המעניינים מנקודת מבט של מגוון תחומי שימוש. זיהוי אותות FM באפנון תדר, מידע מקודד על ידי שינוי תדר האות המוביל ביחס לשינוי באות המידע. ישנן שתי שיטות לשחזור מידע מאופנן: שימוש בגלאי פאזה או PLL. המונח "זיהוי" מתייחס כאן לשיטת דמודולציה. במקרה הפשוט ביותר, ה-PLL מסונכרן עם האות הנכנס. המתח שמופעל על ה-VCO ושולט בתדר שלו הוא פרופורציונלי לתדר הכניסה ולכן הוא האות המפורק הרצוי (איור 11). במערכת כזו, יש לבחור את רוחב הפס של המסנן רחב מספיק כדי להכיל את האות המאופנן. במילים אחרות, זמן התגובה של ה-PLL חייב להיות קצר בהשוואה לטווח הסטיות של האות המשוחזר. אין להזין את ה-PLL באות המועבר בערוץ תקשורת; כאן אתה יכול להשתמש ב"תדר הביניים", המתקבל במיקסר המקלט במהלך המרת התדר. שיטת זיהוי FM זו דורשת VCO עם ליניאריות גבוהה כדי למנוע עיוות בתדרי שמע.
שיטת זיהוי ה-FM השנייה משתמשת רק בגלאי פאזה ולא ב-PLL. העיקרון מודגם באיור 12. אות הקלט המקורי ואותו אות, המוזז בפאזה, מוזנים לגלאי פאזה, במוצאו מופיע מתח מסוים.
מעגל הסטת הפאזה משנה את הסטת הפאזה באופן ליניארי עם התדר (בדרך כלל נעשה עם מעגלי LC תהודה). לפיכך, אות הפלט של הדמודולטור תלוי לינארית בתדר המוצא. טכניקה זו נקראת "זיהוי נצב כפול מאוזן FM". הוא משמש ב-ICs רבים כדי ליישם את נתיב מגבר/גלאי תדר הביניים (לדוגמה, מסוג CA3089). זיהוי אות AM הבה נשקול שיטות המספקות מידתיות בין אות המוצא לבין הערך המיידי של האות בתדר גבוה משרעת. בדרך כלל, יישור משמש עבור זה (איור 13).
איור 14 ממחיש את השיטה המקורית תוך שימוש ב-PLL "("שיטת ה-homodyne detection"). מערכת ה-PLL מייצרת פולסים מלבניים באותו תדר כמו התדר של הספק המאופנן. לאחר הכפלת אות הכניסה באות המוצא של ה-PLL, א. מתקבל סוג של תיקון גל מלא, לאחר מכן נותר רק להסיר את שאר תדר הנשא עם מסנן מעביר נמוך כדי להשיג מעטפת מאופנת. אם נעשה שימוש בגלאי פאזה XOR, אזי אות המוצא הוא 90 מעלות בחוץ של פאזה ביחס לאות הייחוס. לכן, בין ה-PLL למכפיל, עליך לכלול מעגל הסטת פאזה עם הסטת פאזה של 90 מעלות.
סנכרון שעון ושחזור אותות. במערכות העברת אותות דיגיטליות, מידע מועבר בצורה סדרתית דרך ערוץ תקשורת. מידע זה עשוי להיות דיגיטלי במהותו או להיות המקבילה הדיגיטלית למידע אנלוגי, כפי שקורה עם אפנון קוד דופק (PCM). מצב דומה נוצר בעת פענוח מידע דיגיטלי מסרט מגנטי או דיסק. בשני המקרים, הפרעות או שינויים להתרחש תדירות הפולסים (למשל עקב משיכת קלטת) והוא נדרש להשיג אות שעון לא מעוות באותו תדר כמו תדירות המידע הנכנס. מערכות PLL מומלצות ביישום זה, שכן מסנן מעביר נמוך, עבור לדוגמה, רק יעזור לחסל רעש ואיסוף, אבל לא יוכל לעקוב אחר שינויים איטיים במהירות הקלטת. ספרות:
מחברים: פול הורוביץ, אוניברסיטת הרווארד, ווינפילד היל. פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים
05.05.2024 מקלדת Primium Seneca
05.05.2024 המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח
04.05.2024
▪ מודול LED אינפרא אדום של Lextar PR88 ▪ שעון חכם Timex Ironman R300 GPS ▪ כוננים קשיחים של 80 טרה-בייט
▪ חלק של האתר טריקים מרהיבים והפתרונות שלהם. מבחר מאמרים ▪ מאמר איפה אני יכול לקנות גלידה לא נמסה? תשובה מפורטת ▪ מאמר דוקטור-סקסולוג. תיאור משרה ▪ מאמר דוחה כלבים אלקטרוני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר 1296 מגה-הרץ - זה מאוד פשוט! אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל הערות על המאמר: קארן [מעלה] כיתה ![[!]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/excl.gif){kind=small}
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה