------ R E K L A M A ------

Pętla synchronizacji fazowej PLL

Układy z pętlą synchronizacji fazowej PLL (Phase Locked Loop) są powszechnie stosowane w układach radiowych. Mogą być wykorzystane m.in. do modulacji i demodulacji sygnałów oraz syntezy częstotliwości. W tekście zostanie przedstawiona teoria działania oraz wykorzystania tych układów, przede wszystkim w kontekście powszechnie spotykanych syntez PLL.

 

 Podstawą działania pętli PLL jest układ pętli ze sprzężeniem zwrotnym. Działanie (rys. 1) polega na przekazywaniu części energii sygnału wyjściowego za pomocą pętli sprzężenia zwrotnego na wejście układu. Krótko mówiąc jest to oddziaływanie skutku na przyczynę w celu uzyskania zamierzonych parametrów pracy (np. stabilności) całego układu.

 

 

 Rys. 1b pokazuje zależności pomiędzy częstotliwościami w układzie PLL. Jeżeli na wejście nie jest podany sygnał, układ generuje tylko sygnał o częstotliwości generatora VCO. Jeżeli na wejście zostanie podany sygnał o częstotliwości f we, w detektorze fazy nastąpi porównanie jego fazy i częstotliwości z tymi parametrami sygnału f gen.  W rezultacie otrzymany zostanie sygnał błędu odpowiedni dla porównanych faz i częstotliwości sygnałów. Ponieważ na wyjściu detektora fazy wystąpią też inne sygnały (np. f we + f gen) to sygnał ten musi zostać podany na filtr dolnoprzepustowy wydzielający potrzebny sygnał f we - f gen. Tak wyodrębniony sygnał jest wzmacniany i podawany na generator VCO, wpływając na jego przebieg wyjściowy f gen. W rezultacie otrzymuje się zrównanie częstotliwości VCO z przebiegiem wejściowym. Stan taki nazywany jest synchronizmem. Z osiąganiem i utrzymaniem synchronizmu wiążą się różne problemy konstrukcyjne. Przekracza to zakres tego artykułu. Wspomnieć należy jednak, że właśnie z tym wiąże się podstawowa wada układów PLL - szumy fazowe VCO.

Układy z pętlą PLL mogą mieć różne zastosowania. Są budowane m.in. jako syntezy częstotliwości, demodulatory AM/FM lub układy synchronizacji częstotliwości.

Synteza częstotliwości w układach z pętlą PLL może być zbudowana na dwa sposoby. W pierwszym żądana częstotliwość jest osiągana poprzez synchronizację VCO z wyższymi harmonicznymi sygnału wzorcowego podanego na wejście układu. Wadą takiego układu jest wąski zakres przestrajania silnie zależny od jakości sygnału wejściowego: im wyższa harmoniczna i słabszy sygnał tym gorzej.  Lepsze parametry przestrajania zapewnia układ jak na rys.2.

 


W układzie tym sygnał VCO zostaje zwielokrotniony za pomocą programowanego dzielnika częstotliwości. Uzyskany tak sygnał zostaje porównany w detektorze fazy z sygnałem generatora wzorcowego decydującego o kroku przestrajania - o ile w danej chwili sygnał ten wystąpi. Jeżeli tak - synteza przestroi się o wartość kroku. Jeżeli nie - częstotliwość w pętli pozostanie bez zmian. Generator sygnału wzorcowego (np. kwarcowy z odpowiednim dzielnikiem) oraz programowany dzielnik częstotliwości są programowane w zależności od potrzeb.

Innym zastosowaniem pętli PLL w układach radiowych są demodulatory FM i AM. Demodulacja FM następuje bezpośrednio w pętli poprzez podanie na detektor fazy z VCO sygnału o częstotliwości p.cz.  Demodulacja AM może być uzyskiwana dzięki połączeniu ze sobą dwóch układów PLL. Sygnał wejściowy jest dzielony i podawany na dwa detektory fazy: pierwszy (wraz z układami pomocniczymi) odpowiada za wydzielenie niezmodulowanego przebiegu o częstotliwości nośnej. Na drugi detektor fazy podaje się ten przebieg oraz drugi - zmodulowany, ale przesunięty w fazie o 90 stopni. W efekcie następuje demodulacja.


 

By: Joomla Free Templates