Фазовая автоподстройка частоты

December 19, 2011 by admin Комментировать »

Иногдй требуется синхронизировать частоту выходного сигнала генератора с частотой приходящего сигнала. Это делается каждый раз, когда мы синхронизируем развертку осциллографа, чтобы получить устойчивое изображение на экране. (ФАПЧ) автоматически синхронизирует частоту и фазу ГУ На с внешним сигналом. ФАПЧ применяется для демодуляции ЧМ-сигналов, а также для детектирования и восстановления сигналов, спрятанных в шуме. Как правило, ФАПЧ используется на приемном конце телевизионной системы дистанционного управления или оптоволоконного кабеля. В автомобильном радиоприемнике одна система ФАПЧ используется в синтезаторе частоты блока настройки, а другая для детектирования ЧМ-сигналов. Принцип действия системы ФАПЧ поясняет структурная схема, приведенная на рис. 12.17. Фазовый компаратор сравнивает частоту и фазу сигнала генератора (/вых) с частотой и фазой входного сигнала (fBx) и вырабатывает сигнал, пропорциональный разности фаз, который пропускается через фильтр нижних частот. Напряжение Fontrol с выхода фильтра изменяет частоту колебаний ГУНа до тех пор, пока разность частот и фаз не станет равной нулю; в этой точке сигнал ГУНа синхронизирован с входным сигналом.

Если первоначально частота/вых ниже частоты^, то на выходе фазового компаратора появляется положительное напряжение Fontrol, которое поднимает частоту f , пока она не сравняется с частотой /вх; и, наоборот, если

Рис. 12.17. Основная схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

начальное значение f ниже, чем f . Если у ГУНа зависимость частоты от

•> ВХ     ‘                                •> ВЫХ             J

напряжения линейна, то напряжение Fcontrol прямо пропорционально /вх и может использоваться как выходное напряжение, являющееся результатом демодуляции входного ЧМ-сигнала. Так работают практически все радиоприемники ЧМ-сигнала.

Фазовый компаратор

после тригонометрического преобразования получим:

обеспечивая соответствующую зависимость управляющего напряжения для ГУНа от фазы.

Рис. 12.18. Фазовый компаратор.

Фазовый компаратор системы ФАПЧ заслуживает пристального внимания. Его основу составляет перемножитель. На рис. 12.18 показан перемножитель с двумя входами, на которые поданы сигналы

и

Их произведение равно:

Слагаемое cos (2cot + ф) представляет собой пульсации высокой частоты, которые удаляются фильтром нижних частот, оставляющим на выходе фазового компаратора

Обычно ФАПЧ работает с фазовым сдвигом ф = 90°, то есть cos ф = 0. В этой точке увеличение разности фаз ф приводит к отрицательному корректирующему напряжению ГУНа, а уменьшение ф вызывает появление положительного напряжения. ФАПЧ остается в состоянии синхронизации с входным сигналом в диапазоне ф = ±90°. При потере синхронизации генератор переходит в свободный режим работы, и входной сигнал должен приблизиться по частоте к частоте генератора в этом режиме (разность частот должна попадать в полосу пропускания фильтра нижних частот), прежде чем петля ФАПЧ вновь его захватит.

Большая постоянная времени фильтра нижних частот дает хорошее ослабление шума и высокую стабильность частоты выходного сигнала, но уменьшает полосу захвата и увеличивает время захвата. На практике перемножитель в системе ФАПЧ можно заменить схемой прерывателя, который просто модулирует входной сигнал прямоугольным сигналом от ГУНа. Все дополнительные высокочастотные компоненты, возникающие от прямоугольного сигнала, удаляются фильтром нижних частот.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты