5 Изследване на фазово затворени вериги (pll). Приложения1

Принципът на работа на фазово затворени вериги е даден на фиг.1.

Сигналът от входния генератор и изходният сигнал на ГУН (VCO) се подават на входа на фазовия детектор (PD). На изхода на фазовия детектор се формира напрежение, съответстващо на фазовата разлика между двата сигнала. Това напрежение се филтрира с помощта на ниско-честотен филтър, като се отстраняват високочестотните съставки. Освен това, НЧФ определя основни параметри на фазово затворената верига. Изходното напрежение на филтъра се подава на управляващия вход на ГУН (VCO) и по този начин се променя честота на изхода на ГУН (VCO) така, че да се намалява фазовата разлика между входния и изходния сигнал. Когато тази фазова разлика спре да се променя (намалява), т.е. остава постоянна, тогава честотата на входния и изходния сигнал са еднакви.

Честотната лента, в която честотата на изходния сигнал следи и е равна на честотата на входния сигнал, се нарича лента на задържане на фазово затворената верига – 2f_L.

1. 
   Да се разучи структурата на макета за изследване на фазово затворени вериги (PLL) и начина за подаване на захран­ващо напрежение от еднополярен източник.
   

2. 
   Да се дефинират в писмен вид основните параметри на фазово затворените вериги:
   

- Управляващо напрежение на генератор, управляван с напрежение (ГУН) - ;

- Честотна лента на задържане – 2.

3. 
   Фазово затворена верига, реализирана с ИС 4046, e показана на фиг. 2.
   

Ниско-честотният филтър (R₃, R₄ и C₂) е свързан в обратната връзка на фазово затворената верига.

• 
  минимална честота на лентата на задържане ;
  
• 
  честотна лентата на задържане
  

Определянето на елементите R_1, R₂ и C₁ се извършва в следната последователност:

• 
  при избрана стойност на и захранващо напрежение от Приложение 1 се определя стойността на кондезатора в pF в зависимост от честотата в Hz;
  
• 
  определя се
  
• 
  при захранващо напрежение и отношението от Приложение 2 се определя отношението , след което се изчислява стойността на резистора .
  

3. 
   Елементи на НИСКОЧЕСТОТЕН ФИЛТЪР 1
   

НЧФ се характеризира със следните три параметъра, които определят реакцията на фазово затворената верига при резки промени на фазовата разлика на входа на фазовия детектор:

• 
  - честота на собствените колебания на фазово затворената верига;
  
• 
  - коефициент на затихване на колебанията;
  
• 
  t - времето за което изходното напрежение на филтъра достига установена стойност.
  

От характеристиките, дадени на фиг. 3 се вижда, че при по-малък коефициент на затихване , изходното напрежение на филтъра по-бързо достига установената стойност, но отскоците около установената стойност са по-големи.

При оразмеряването на ниско-честотния филтър обикновено се поставят изисквания за отскока на предавателната характеристика и времето за установяване t в зависимост от приложението на фазово затворената верига.

Нека ниско-честотния филтър да осигурява следните изисквания:

• 
  отскок на предавателната характеристика ≤ 10% ;
  
• 
  време за установяване, след което отскокът да бъде по-малък или равен от 5%.
  

При зададено време за установяване t = 1ms, oпределяме :

- Стойността на задайте чрез ТРИМЕР 1 (POT 1), а на чрез ТРИМЕР 2 (POT 2);

- използвайте CAPACITOR за свързване на кондензатора ;

- За входове и изходи използвайте буксите с общо предназначение PLUG 1-4.

- От функ­ционален генератор (ФГ) подайте периодичен сигнал с правоъгълна форма с TTL нива и честота . Сигналът се получава от изход „TTL” на ФГ. Визуализирайте сигналите от входа и от изхода на PLL веригата чрез осцилоскоп.

- Изследвайте ширината на честотната лента на задържане чрез промяна на честотата на входния сигнал, задаван от генератора. Определeте честотите и , задаващи лентата на задържане. Измерете съответните управляващи напрежения при и .

- Да се снеме предавателната характеристика на ГУН. За целта с помощта на волтметър се измерва входното (управляващо) напрежение за следните четири стойности на изходната честота в лентата на задържане – , , , . Представете предавателната характеристика на ГУН в графичен вид.

- За да реализирате синтезатор на честота прекъснете веригата на обратната връзка на PLL (между краче 3 и 4 на ИС 4046 ). На нейно място свържете програмируем делител на честота, както е показано на фиг. 4.

- Програмируемите делители на честота (Programmable frequency divider) се намират на PCB2 (долната платка) на макета.

- Подайте от ФГ периодичен входен сигнал с правоъгълна форма с TTL нива и честота .

- Синтезирайте изходен сигнал с избрана от Вас честота в диапазона от 90 kHz до 120 kHz. За целта изчислете необходимия коефициент на делене на делителя за избраната от Вас честота по формулата .

- С помощта на превключвателите на делителя задайте получения коефициент в двойчен вид.

Списък с означения
PLL	Phase-Locked Loop (Фазово затворена верига)
ГУН	Генератор, управляван с напрежение
ФД	Фазов детектор
,	времеконстанти на нискочестотен филтър
	честота на ГУН извън лентата на задържане
	централна честота на ГУН
	коефициент на предаване на ГУН
	коефициент на предаване на фазовия детектор
	честотна лента на задържане
(Зета)	коефициент на затихване в преходната характеристика на PLL
	собствената честота на предавателната характеристика на PLL
	време за установяване на преходната характеристика до определена, предварително зададена стойност
	захранващо напрежение
	входно напрежение на ГУН
девиация на честотата	максимално изменение на честотата в честотно модулиран сигнал (дефинира се в проценти спрямо централната честота )