Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 94
Текст из файла (страница 94)
тектора, Выходное напряжение фазового детектора пропускается через фильтр нижних частот (ФНЧ) для подавления высокочастотных составляющих и их гармоник, которые присутствуют в сигнале н на выходе ГУН. Выходное напряжение ФНЧ усиливается и далее используется как входное или управляющее напряжение )то ГУН. Величина этого напряжения определяется выражением )то = = КчА (тр — и/2), где А — коэффициент усиления усилителя. ( Рис.
8д2. Схенв фатовой ве~огодстроаки частоты. /о + реда (В.7) Такое управляющее напряжение обеспечивает изменение частоты ГУН по сравнению с частотой ето собсптвенных колебаний /о до частоты / = /, + К,4'о, где Кг — колл/тфицттент передачи напряжен ие/частота Г УН. Когда осуществлен захват сигнала /, схемой ФАПЧ, справедливо равенство / = /л = /е + Киро. Поскольку Уо = (/,— — /о)/Ки КвА (тр — п/2), получим тр — и/2 = (/л — /о)/Кг Х Х КчА. Таким обпазом, если схема ФАПЧ захватила входной сигнал, то сдвиг по фазе тр между напря кением сигнала и выходным напряжением ГУН устанавливается равным ~р = (л/2) + + !(/. — /е)/К„КеА ) и две частоты точно заеинхронизироеаны.
Максимальное напряжение на выходе фазового детектора валеев место при тр = и и при тр = 0 и определяется выра,кением Уо ~мах~ = ~2/о/тть = ~К,„(л/2). Соответствующее максимально возможное управляющее напряжение ГУН равно )тс ~млхт = ~(л/2) КчА. В этом случае диапазон частот, который можно обеспечить на выходе ГУН, (/ — /е)лтхх = Кг)'с ртах> = -ЬКгКе (и/2) А. Следовательно, максимальный частот ый диа пазов входных сигналов, при которых схема ФЛПЧ будет ~таходиться в режиме захвата, /, = /о ~ КгК (и/2) А = + Л/ю где 2Л/ь — часптотная ттояоеа захватна, которая оп ляется выражениелл Инеегральные слани специального назнонгнин Отметим, что полоса захвата симметрична по отношению к ча.
те собственных колебаний ГУН 1ь. На рис, 8,13 представлен график управляющего напряжения ГУН ~ )гс ~ в зависимости от частоты сигнала ),. Вие этой полосы частота ГУН не может быть засинхронизирована с частотой сигнала, В этом случае результирующая разность фаз равна ~Р— (га,~ + 0,) — (га~(+ 8 ) = (ы, — гср» 1+ (О, — Оо) и, таким (ул,е нане ь(г/т)КЕА— Рнс. ЗЛЗ. Полоса захвата схемы ФАПЧ, образом, будет быстро меняться с течением времени.
Скорость изменения гр дается формулой г(фг(1 = сь, — сьр, следовательно, выходное напряжение фазового детектора бйстро изменяется со временем н поэтому сильно подавляется фильтром нижних частот. В результате управляющее напряжение ГУН будет близко к частоте его собственных колебаний )ь. Таким образом, за пределамн полосы захвата управляющее напряжение ГУН уменьшается практически до нуля. Когда ГУН захватывает входной сигнал, ср = (л/2) + !();— — ЦЯсгтеА ). При ~, = 1ь разность фаз напряжения ГУЙ и напРЯжениЯ сигнала Равна 90'. ПРи У", > Уо Разность фаз возРастает от 90' до максимум 180', что соответствует верхней границе полосы захвата. При у, < у разность фаз уменьшается от 90' до О, что соответствует нижней границе полосы захвата.
8.8,1, Применение ФА)гЧ. Принцип фазовой автоподстройки частоты находит широкое применение, особенно в области связи. Ниже кратко описаны наиболее важные случаи применения схем фазовой автоподстройки частоты. 542 Глава 8 где Кч — коэффициент передачи фаза/напрлэкение фазового де, тектора. Выходное напряжение фазового детектора пропускается через фильтр нижних частот (ФНЧ) для подавления высокочастотных составляющих и их гармоник, которые присутствуют в сигнале н на выходе ГУН.
Выходное напряжение ФНЧ усиливается н далее используется как входное пли управляющее напряжение Ус ГУН. Величина этого напряжения определяется выражением Ус = = КчА (ч< — л/2), где А — коэффициент усиления усилителя, У ( Рис. 8.<2, Скол~а физоиой аьтоиодстроаии частоты. Такое управляющее напряжение обеспечивает изменение ча. стоты ГУН по сравнению с частотой его собственнь<х колебаний /ь до частоты / = /, + КиУс, где Кр — коэффициент передачи па<<рях<ение/часа>ота ГУН.
Когда осуществлен захват сигнала /, схемой ФЛПЧ, справедливо равенство / =- /, = / + КрУс Поскольку Ус = (/к— — /ь)/К„~ К,А (<р — и/2), получим <р — п/2 = (/в — /о)/Кг >с >с К А. Таким образом, если схема ФЛПЧ захватила входйой сиг. нал, то сдвиг по фазе Ч< между напряжением сигнала и выходным напряжением ГУН устанавливается равным <р (и/2) + + ((/, — /ь)/КрКяА ) и две частоты точно засинхронизировансь Максимальное напряжение на выходе фазового детектора имеет место при <р = и и при Ч> О н определяется выражением Уо <млх> = ~2/айь = ~Кч (и/2).
Соответствующее максимально возможное управля<ощее напра>кение ГУН рав<ю Ус <млх> ~(п/2) К„А. В этом случае диапазон частот, который можно обеспечить на выходе ГУН, (/ — /ь)л<лх = КгУс<млк> = -ЬКрК„(п/2) А. Следовательно, максимальный частот ьп1 диа" назон входных сигналов, при которых схема ФЛПЧ будет на ходнться в режиме захвата, /к = /а ~ КрК (л/2) А = /ь ~ + Л/ь, где 2Л/г. — частотная полоса захвата, которая опреде ляется вь<ражениел< (8,7) 54$ Иненеедальнме схема специального нааначениа Ст 4етим, что полоса захвата симметРична по отношению к частоте собственных колебаний ГУН /а. На рис.
8.13 представлен график управляющего напряжения 1-УН ) Ус! в зависимости от частоты сигнала /,. Вне этой полосы я~стога ГУН не может быть засинхронизирована с частотой сигнала, В этом случае результирующая разность фаз равна ~Р *= — (ео,/+ 8.) — (ьоо/+ Оо) = (ео — ььо) 1+ (0, — 8о) и, таким /уаа нала '1а/21 КЕ А Рас. В.!3.
Полоса аахаата схемы ФАПЧ, образом, будет быстро меняться с течением времени. Скорость изменения 4р дается формулой асср/8/ ° «ь, — ььо, следовательно, выходное напряжение фазового детектора быстро изменяется со временем и поэтому сильно подавляется фильтром нижних частот. В результате управляющее напряжение ГУН будет близко к частоте его собственных колебаний /ь.
Таким образом, за пределами полосы захвата управляющее напряжение ГУН уменьшается практически до нуля, Когда ГУН захватывает входной сигнал, ~р = (л/2) + 1(/,— — /ь)/К„КиА!. При /, = /, разность фаз напряжения ГУН и напряжения сигнала равна 90'.
При /, > /о разность фаз возРастает от 90' до максимум 180', что соответствует верхней границе полосы захвата. ПРи /, < /а Разность фаз Умеиьшаетса от 90' до О, что соответствует нижней границе полосы захвата. 8.8.!. Г/рияененпе ФАПЧ. Принцип фазовой автоподстройки частоты находит широкое применение, особенно в области связи.
Ниже кратко описаны наиболее важные случаи применения схем фазовой автоподстройки частоты. Глава 8 ЧМ-демодулятор. Схема ЧМ-демодулятора иа базе схемы ФАПЧ показана на рис. 8.14. В режиме захвата ЧМ-сигнала схемои ФАПЧ частота ГУН /гсс =- /в + К«$'с равна мгновенной ча стоте ЧМ-сигнала, т. е. /в + Карс = /в. При этом управляющее напряжение ГУН равно )лс = (/, — /в)/К„. Если мгновенная ча. частота ЧМ-сигнала равна /, (!) = /, + Л/ з!п (ов /), где несущая (немодулированная) частота ЧМ-сигнала, Л/ — макси.
ЧМ- сйвла л Рае. 8.14. ФАПЧ ЧЛ1-демодулятор. мальный разнос частот и ео — круговая частота модулирующего сигнала, то справедливо равенство У (!) = !/ (!) — / )/К = !(/. — / ) + А/ !)/К (8 8) Переменная составлющая Ъ'с (!) определяется выражением с, (/) = Л/ гйп во !/Кю и представляет собой модулирующее напряжение, которое накладывается на несущую частоту в передатчике. Зависимость управляющего напряжения ГУН Ус от разноса частот — линейная функция, поэтому демодулированный Чй!- сигнал будет искажен весьма незначительно, «!Мн-демодулятор. Частотная манипуляция (ЧМн) — одна нз разновидностей частотной модуляции, при которой частота ЧМ- сигнала может принимать только два фиксированных значения.
Ее можно рассматривать как двоичный цифровой тип информационной передающей системы, в которой одна частота /в соответ« ствует логическому «Ь, а другая частота /« — логической «1», Соответствующая разность частот равна Л/ = /в — /,. ФАПЧ ЧМн-демодулятор показан на рис. 8.15, Эта схема аналогична схеме ЧМ-демодулятора (ср. с рис. 8.14), за исключением компаратора, который необходим для выработки демодулн" рованного цифрового выходного кода.
Если схема ФАПЧ остается в режиме захвата ЧМн-сигнала и на частоте/„и на частоте/« Инпмгралвньи схгнм спгцнального оазис«гния то уровни управляющего напряжения ГУН будут равны Ус, = (/, — /о)/Кг и )гс, — — (/, — /о)/Кг соответственно. Разность вух управляющих напряжений с»)го = (/» — /,) /К„. Опорным напряжением компаратора служит то же самое управляющее напряжение ГУН, но пропущенное через ФНЧ-2. этот фильтр имеет очень большую постоянную времени по сравнению с периодом колебаний ЧМн-сигнала, поэтому опорное напряжение — практически постоянное напряжение, уровень которо~о 3анныв Рис, 8.15.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
