выбрав времязадающйе элементы ГУН таким образом, чтобы получить характеристику, показанную на рис. 10.9.

Ограничивая изменения напряжения в точке Л, ГУН можно построить так, чтобы его частота изменялась в пределах от 900 до 1100 Гц.

Генератор сигналов

Рис. 10.8. Подключение генератора сигналов для изменения выходного сигнала ФАПЧ в зависимости от частоты на входе.

-sb DB +5В Напрятсенае В точке Л

Рис. 10.9. Напряжение в точке А и частота ГУН в схеме на рис. 10.8.

Если генератор сигналов не подключен, ГУН будет работать на частоте /о-ЮОО Гц, вследствие того что напряжение на выходе фильтра равно нулю. Если теперь подключить генератор сигналов и установить его' частоту равной 700 Гц, то ГУН будет продолжать работать с частотой fo=1000 Гц, поскольку разностная частота слишком велика, и на выход низкочастотного фильтра пройдет слишком малый сигнал.

По мере медленного увеличения частоты генератора сигналов на выходе ГУН будут наблюдаться все большие дрожания , так как разностная частота будет становиться ниже, а уровень сигнала на выходе фильтра возрастет и будет осуществлять модуляцию частоты ГУН относительно частоты fo-

Когда частота генератора достигнет около 920 Гц, частота ГУН скачкообразно изменится и примет постоянное значение, в точности равное частоте генератора сигналов. Частота ГУН будет захвачена частотой генератора сигналов, пока последняя остается в пределах от 900 до 1100 Гц. Если частота генератора сигналов выйдет из этих пределов, ГУН скачкообразно вернется к частоте fo. При приближении частоты генератора сигналов к fo с любой стороны для первоначального захвата

Частоты нужно подойти к /о ближе пределов 900- 1100 Гц, в которых сигнал удерживается в захвате .. Эти две пары пределов носят названия полосы захвата и полосы слежения соответственно и могут регулироваться независимо путем изменения постоянных времени /?С-цепей устройства ФАПЧ.

10.6. ПРИНЦИП РАБОТЫ

Перед тем как произойдет захват, по мере приближения частоты генератора к fo с любой стороны разностная частота на выходе фазового детектора становится меньше, а амплитуда сигнала на выходе фильтра возрастает. Этот сигнал производит частотную модуляцию ГУН относительно частоты ,fo до тех пор, пока частота ГУН не будет вытеснена входной частотой; в этом случае будет иметь место захват .

Почему устойчив захват двух сигналов? Устойчивость любой замкнутой системы можно проверить, определяя, что произойдет, если на выходе будет иметь место малое случайное отклонение в любом направлении. Предположим сначала, что частоты внешнего генератора сигналов и ГУН равны. Выходной сигнал фильтра низкой частоты будет иметь постоянный уровень, который требуется для того, чтобы ГУН работал на данной частоте в соответствии с рис. 10.9. Разность фаз между сигналами генератора и ГУН не обязательно будет равна 90°. Она будет равна фазовому углу, необходимому для того, чтобы фазовый детектор и фильтр обеспечили на входе ГУН сигнал постоянного тока, поддерживающий частоту на выходе ГУН равной частоте входного сигнала.

Теперь предположим, что частота ГУН отклонится в сторону увеличения от частоты входного сигнала на часть периода. Первым следствием этого события явится изменение разности фаз между двумя этими сигналами - фаза ГУН станет опережающей. Если фазовый детектор включен таким образом, что при опережении фазы ГУН его выход станет менее положительным, сигнал на выходе фильтра будет стремиться сместить частоту ГУН к ее исходному значению. Аналогично будет подавляться и обратная тенденция - смещение частоты ГУН в отрицательную сторону. По тем же причинам любые изменения частоты датчика сигнала будут отслежены частотой ГУН. 152

10.7. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВ ФАПЧ

Ряд СВОЙСТВ устройств фазовой автоподстройки делают их весьма полезными при обработке сигналов, представленных в виде частоты. Поскольку устройство фазовой автоподстройки позволяет осуществлять захват незатухающих колебаний низкого уровня даже в присутствии шумов, превышающих амплитуду сигнала, оно может работать в качестве усилителя и шумового фильтра. Кроме того, поскольку устройство ФАПЧ реагирует только на частоты в диапазоне ГУН, оно может работать в качестве полосового фильтра.

Предположим, что в системе, показанной на рис. 10.8, частота генератора сигнала изменяется в пределах от 900 до 1100 Гц, а сигнал на выходе фильтра в точке А измеряется с помощью вольтметра постоянного тока. При возрастании частоты генератора сигнала (и ГУН) это напряжение будет пропорционально возрастать в соответствии с рис. 10.9, поскольку изменение.входного напряжения ГУН должно отслеживать изменения частоты генератора. Если генератор модулируется по частоте синусоидальным сигналом низкой частоты, этот сигнал воспроизведется в точке А. Это позволяет сделать вывод, что устройство фазовой автоподстройки осуществляет демодуляцию ЧМ сигналов.

10.8. ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВ ФАПЧ

Важной областью применения устройств фазовой автоподстройки являются приемники ЧМ сигналов. Устройство ФАПЧ, подключенное к приемнику и выдающее сигнал на промежуточной частоте (ПЧ), равной центральной частоте ФАПЧ, заменяет один или несколько каскадов ПЧ и каскад дискриминатора и позволяет исключить дорогостоящие, громоздкие и имеющие низкую надежность трансформаторы ПЧ и дискриминатора. Устройства ФАПЧ могут также использоваться в широковещательных приемниках для детектирования стерео-пилот-сигнала и для демодуляции радиопередач с под-несущей. В телевизионных приемниках устройства ФАПЧ могут использоваться в тракте ПЧ, звуковых дискриминаторах, разделителях синхроимпульсов и блоках дискриминаторов цвета; в каждом из этих случаев они заменяют настроеннке LC-контуры. С некоторыми изменениями схемы фазовой автоподстройки могут также ис-рользоваться в ДМ или ФМ дискриминаторах. г' 153