Рис. П.1.1 Структурная схема системы фазовой автоподстройки частоты
Рис. П.1.2 Характеристика управления ГУН
Структурная схема системы ФАПЧ представлена на рис.П.1.1 Она состоит из фазового детектора (ФД), фильтра низкой частоты петли регулирования, управляемой системы (УС), включающей генератор, управляемый по частоте напряжением (ГУН), и управляющий элемент (УЭ).
Управляющий элемент предназначен для изменения частоты управляемого генератора.
Зависимость частоты генератора fг от уровня управляющего напряжения Uу называют характеристикой управления fг (Uу) (рис.П.1.2). Обычно используют линейный участок этой характеристики. Крутизна управления, или по-другому крутизна управителя, определяется по формуле Sу = Dfг / DUу и имеет размерность Гц/В.
Фазовый детектор (ФД) создает напряжение, определяемое разностью фаз j колебаний управляемого генератора jг и колебаний опорного генератора jо.
Зависимость напряжения Uд на выходе ФД от разности фаз сравниваемых сигналов j = jг - jо называют дискриминационной характеристикой фазового детектора Uд (j), а Sд = dUд/dj - крутизной дискриминационной характеристики, или по-другому крутизной дискриминатора, с размерностью В/Гц. Удобно пользоваться нормированной дискриминационной характеристикой
F (j) = Uд (j) /E,
где E - максимальное напряжение на выходе ФД, которое зависит от амплитуд сравниваемых сигналов и схемы ФД. F (j) - периодическая функция, изменяющая свое значение в пределах ±1.
Характеристика ФД может иметь синусоидальную, рис.П.1.3а, треугольную, рис.П.1.3б, а также знаковую, трапецеидальную или пилообразную формы в зависимости от схемы ФД.
Рис. П.1.3
Нормированные характеристики ФД
Фильтр нижней частоты (ФНЧ) применяется для выделения полезной низкочастотной составляющей из сигнала на выходе фазового детектора. В петле ФАП для повышения порядка могут быть применены идеальный и неидеальный интегрирующие фильтры. Неидеально-интегрирующий фильтр характеризуется коэффициентом передачи K (p) = 1/ (1+pT), где T = R*C, рис.1.4а. Пропорционально-интегрирующий фильтр с неидеальным интегратором, рис.1.4б, имеет коэффициент передачи K (p) = (1 + p m T) / (1 + p T), где T = C* (R+R1), m = R1/ (R+R1). Коэффициент передачи пропорционально-интегрирующего фильтра с идеальным интегратором описывается выражением K (p) = ( (а + p) / p), где а - коэффициент передачи интегрирующей ветви.
Рис. П.1.4 Схемы неидеальных ФНЧ:
а) неидеальный интегрирующий фильтр;
б) неидеальный пропорционально-интегрирующий фильтр
Функционирование системы ФАП состоит в следующем. Гармонический сигнал с частотой wг и фазой jг с выхода управляемого генератора ФАП поступает на первый вход фазового детектора, на второй вход которого поступает входной гармонический сигнал от опорного генератора с частотой wо и фазой jо. Разность частот (fг - fо) = Δfн в начальный момент времени определяет начальную частотную расстройку Δfн системы ФАП. Амплитуда напряжения Uд на выходе ФД зависит от разности фаз сигналов на его входах. Полученное напряжение Uд, после низкочастотной фильтрации, поступает на управляющий элемент, который так изменяет частоту управляемого генератора ФАП, что бы его частота wг и частота wо стали равными, а разность фаз на выходе ФД постоянной. Для обеспечения режима захвата и последующего удержания крутизна дискриминатора Sд и крутизна управителя Sу должны быть противоположными по знаку. Перейти на страницу: 1 2
Советуем почитать:
Разработка микропроцессорного устройства для проверки и диагностики двигателя внутреннего сгорания автомобиля Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эф ...
Проектирование управляемого привода в электромеханических системах Управляемый электропривод получил широкое применение во всех сферах жизни и деятельности общества от промышленного производства до бытовой техники. Широта применения определяет исключит ...
Разработка микропроцессорной системы Автомобильные часы-термометр-вольтметр на базе микроконтроллера Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эф ...