UKŁADY Z SYNCHRONICZNĄ PĘTLĄ FAZOWĄ SPF / PLL

Układ SPF jest układem automatycznej regulacji, w którym sygnały WE/WY są wyrażane przez wartość częstotliwości.

Działanie układu SPF polega na wykrywaniu i korygowaniu niewielkich różnic przesunięcia fazowego i częstotliwości sygnału wejściowego i wyjściowego.

Detektor porównuje sygnał wejściowy o częstotliwości f_i z sygnałem wyjściowym o częstotliwości f₀. Jest to zwykle układ iloczynowy (analogowy), który wytwarza sygnał o częstotliwości f_i + f₀ oraz f_i- f₀.

Charakterystyka detektora fazy Charakterystyka generatora VCO

<f₀₁, f₀₂> - zakres trzymania (lock range, tracking range)

<f_0A, f_0B> - zakres chwytania (capture range)

Właściwości SPF:

1. Poprawia S/N

2. Poza zakresem trzymania symuluje bezindukcyjny filtr wąskopasmowy

3. Demoduluje sygnał FM - synchroniczny odbiornik radiowy bez filtrów.

Analizę pracy SPF można przeprowadzić z wykorzystaniem poniższego schematu:

DTF - detektor fazy

CCO - generator sterowany prądem (Current Control Oscilator)

₁, ₂ - kąty fazowe przebiegu WE/WY

H(s) - transmitancja FDP

H_d(s), H_g/s - transmitancje detektora fazy i generatora sterowanego prądem

Zakładamy, że powyższy model w stanie synchronizacji (czyli w zakresie trzymania) jest liniowy a sygnały WE/WY mają postać:

Prąd na wyjściu detektora fazy jest proporcjonalny do iloczynu sygnałów:

gdzie a₁ - stały współczynnik

1. Jeżeli
   , czyli gdy częstotliwości nie są zsynchronizowane ⇒ wartość  nie ma wpływu na prąd wyjściowy detektora fazy, co można opisać zależnością:

Ponieważ FDP powoduje odcięcie składowej o większej częstotliwości, to na jego wyjściu otrzymuje się:

gdzie a₂ - stały współczynnik

Prąd i_f steruje generatorem i powoduje odchylenie jego częstotliwości (pulsacji) od wartości początkowej f_0av (_0av) o wartość  proporcjonalną do amplitudy tego prądu (sygnału na wyjściu FDP).

Jeżeli

to nastąpi zsynchronizowanie i zamknięcie pętli PLL.

2. Jeżeli

to prąd na wyjściu detektora fazy wynosi:

Po odfiltrowaniu przez FDP składowej o większej częstotliwości otrzymuje się:

dla

na wyjściu FDP otrzymuje się sygnał błędu dostrojenia pętli PLL:

zatem sygnał błędu zawiera informację o wartości korekcji oraz o jej kierunku.

Jeżeli sygnał wejściowy jest zmodulowany częstotliwościowo to i_f(t) reprezentuje nie tylko sygnał błędu lecz jest również zdemodulowanym sygnałem wejściowym.

PODSTAWY ELEKTRONIKI Jacek Zientkiewicz

__________________________________________

POLITECHNIKA LUBELSKA III - 273

Schemat blokowy układu SPF