Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Интегральные микросхемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

Во многих системах управления с обратной связью входной и выходной информационные сигналы представляются в виде напряжений. Однако в устройствах ФАПЧ входным и выходным информационными сигналами являются частоты переменного тока.

ФщзобыСь детектор

Bxtrd.


фильтц низкой частоты

Генератор,

управляемыа

напряжением

Обратная связь

Выходная частота

Контур ФАПЦ

Рис. 10.2. Структура системы фазовой автоподстройки частоты.

Так же как и в любом контуре автоматического регулирования, выходной сигнал изменяется в направлении уменьшения сигнала ошибки. В данном случае сигналом ошибки является частота и, следовательно, данный контур регулирования должен изменять частоту ошибки в направлении достижения нулевой частоты. Для выполнения этого условия частота обратной связи должна быть равна входной частоте.

10.2. ЭЛЕМЕНТЫ КОНТУРА

Перед тем как перейти к применениям устройств ФАПЧ, рассмотрим их составные элементы, так как это позволит лучше уяснить принцип их работы

10.3. ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР И ФИЛЬТР

Для простоты рассмотрим электромеханический аналог фазового детектора. Рис. 10.3 иллюстрирует работу такого детектора. На самом деле в большинстве систем вместо показанного электромеханического прерывателя используется полупроводниковый переключающий элемент. При перемещении якоря прерывателя от одного контакта к другому на нем возникает входной сигнал, фаза которого попеременно принимает значения О или 180°. Если исходная частота fi и частота обратной связи

Подробнее описание и теорию систем ФАПЧ см. в [J, 7] списка дополнительной литературы. - Прим. ред.



/г не равны, то схема работает как балансный модулятор с суммарной (/i+Zs) и разностной (/1/2) частотами, которые возникают на якоре прерывателя. Фильтр нижних частот пропускает главным образом разностную частоту, причем амплитуда сигнала на его выходе возрастает по мере приближения этих частот друг к другу. Если входная частота

fl и частота в цепи обратной связи f2 будут в точности равны друг другу, то на выходе фильтра нижних частот будет сигнал постоянного тока, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналов fl и f2- Это видно из рис. 10.4. В первом случае

Вход Прерыватель

Сигнал ошибки.


иЬротная fji связь

Рис. 10.3. Электромеханический аноч фазового детектора.

f, u/z В дзазе

ff и f2 расходят!-ся па /разе на 3D °

ft /г ро-сходят-ся по щазе на IBD

Йнорь прерывателя -. Г^\Г\Г\~\Г\ иа Выходе фильтра пв-1-I--I-I-1-

ложителбное постоян-

нов напряжение

Якорь прерывателя : 2\ 1 на выходе щильтра по- \ Т Т Т Т стоянное напряжение DB vl ч1 М

Якорь прерывателя:

на выходе (ралшра -j-,-,-j- -

отрицательное по- \J K KJkJ

стоянное напряжение

Рис. 10.4. Изменения выходного сигнала в схеме на рис. 10.3 в зависимости от разности фаз между входным сигналом и сигналом обратной связи.

(рис. 10.4,а) ifi и if2 находятся в фазе и напряжение на выходе фильтра имеет положительную постоянную составляющую. Во втором случае (рис. 10.4,6) fi и 2 смещены по фазе на 90° и постоянная составляющая напря-

Рис. 10.5. График зависимости напряжения на выходе фильтра низких частот от разности фаз /1 и fi.


180°

Разность фаз



жения на выходе фильтра равна нулю. В следующем случае (рис. 10.4,в) i/i и f2 находятся в противофазе, и напряжение на выходе фильтра имеет постоянную составляющую отрицательной полярности.

На рис. 10.5 показана зависимость постоянной составляющей сигнала на выходе низкочастотного фильтра от разности фаз между fi и /г-

10.4. ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ

Генератор, управляемый напряжением (ГУН), обычно представляет собой несинхронизированный мультивибратор, имеющий вход по постоянному току, который может быть использован для изменения частоты свободных колебаний в определенном диапазоне.

11 X 1


Рис. 10.6. Принципиальная схема простого генератора, управляемого напряжением.

УпраВлрющее Входное напряжение

Рис. 10.7. График зависимости выходной частоты ГУН от входного управляющего напряжения.

На рис. 10.6 показана простая схема ГУН. При подключении управляющего входа к зажиму U+ получится обычный мультивибратор с фиксированной частотой. Если постоянное управляющее входное напряжение становится положительнее, то времязадающие конденсаторы заряжаются быстрее и частота на выходе возрастает, и наоборот, если управляющий входной сигнал уменьшится, то времязадающие конденсаторы будут заряжаться медленнее и выходная частота упадет. Эта зависимость показана на рис. 10.7.

10.5. РАБОТА СХЕМЫ ФАПЧ

Теперь подключим генератор сигналов к схеме ФАПЧ (рис. 10.8) и будем изменять входную частоту, 150



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89