Запорожец  Издания 

0 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 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 [ 178 ] 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

боковых полос АМ-сигнала + со. и со - со соответственно, частота несущей ю,, подавлена. Сочетание двух балансных модуляторов и нескольких схем фазовращателей можно использовать для получения сигнала ОБП (одна боковая полоса с подавленной несущей).

Данную ИС также можно использовать для демодуляции при обработке различных АМ-сигналов как ДБП, так и ОБП. В этом случае АМ-сигнал подается на сигнальный вход схемы, а несущая частота - на вход несущей. После прохождения через фильтр нижних частот выходное напряжение становится демодулирован-ньш сигналом, повторяющим по форме первоначальное модулирующее напряжение.

ИС балансного модулятора/демодулятора может выполнять функцию фазового детектора, при этом выходное напряжение прямо пропорционально разности фаз напряжений, поданных на вход несущей и сигнальный вход. Фазовый детектор находит очень широкое применение, в частности он является одним из основных элементов схем фазовой авто подстрой к и частоты.

8.7. Генератор, управляемый напряжением

Генератор, управляемый напряжением (ГУН), - это интегральная схема, вырабатывающая переменное выходное напряжение (обычно в форме меандра), частота которого прямо пропорциональна входному (или управляющему) напряжению. Частота выходного сигнала ГУН определяется выражением fvco = = /о + KvVc, где fvco - частота ГУН, /о - частота собственных колебаний ГУН, Kv - коэффициент передачи напряжение/частота в единицах Гц/В, а Ус - управляющее напряжение.

ГУН имеет разнообразные применения, в том числе он является одним из основных элементов схем фазовой автоподстройки частоты,

8.8. Фазовая автоподстройка частоты

Схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) - замкнутая система, в цепи обратной связи которой стоят фазовый детектор, фильтр нижних частот, усилитель и генератор, управляемый напряжением (ГУН). Фазовый детектор или фазовый компаратор сравнивает фазы сигнала и выходного напряжения ГУН (рис. 8.12) и вырабатывает выходное напряжение, которое зависит от разности фаз.

Если разность между фазой сигнала и фазой напряжения ГУН равна ф радиан, то выходное напряжение фазового детектора будет определяться выражением

Vo = 2 ?, (2ф/п - 1) = 4IqRl (ф-я/2)/л = /(ф (ф - п/2), (8.6)



где Kq, - коэффициент передачи фаза/напряокение фазового де. тектора.

Выходное напряжение фазового детектора пропускается через фильтр нижних частот (ФНЧ) для подавления высокочастотных составляющих и их гармоник, которые присутствуют в сигнале и на выходе ГУН. Выходное напряжение ФНЧ усиливается и далее используется как входное или управляющее напряжение Vc ГУН. Величина этого напряжения определяется выражением Vc = = КА (ф - л/2), где А - коэффициент усилеиия усилителя.

Фазовый детектор

И из ко част

фильтр


[ Рис. 8.12. Схема фазовой авюподстройки частоты.

Такое управляющее напряжение обеспечивает изменение частоты ГУН по сравнению с частотой ею собственных каебаний до частоты / = /о + f(vVc, где Kv - коэффициент передачи напряжение/частота ГУН.

Когда осуществлен захват сигнала Д схемой ФАПЧ, справедливо равенство [ = fs = fo + vg- Поскольку Vc = ifs - L)/Kv = KA (ф - ix/2), получим ф - зг/2 = {fs-fo)/I<v X X K<fA. Таким образом, если схема ФАПЧ захватила входной сигнал, то сдвиг по фазе ф между напряжением сигнала и выходным напряжением ГУН устанавливается равным ф = (я/2) + + l(/s - W/Avcp ] и две частоты точно засинхронизированы.

Максимальное напряжение на выходе фазового детектора имеет место при ф = я и при ф = 0 и определяется выражением Vo{MAX) = ±2/Q/?i, = ±/<ф (я/2). Соответствующее максимально возможное управляющее напряжение ГУН равно Vc(MAX) = ±(я/2) KifA. В этом случае диапазон частот, который можно обеспечить на выходе ГУН, (/ - /o)Ax = /СуКс (Мах) = = dzKvK {л,/2) А. Следовательно, максимальный частот; ый диапазон входных сигналов, при которых схема ФАПЧ будет находиться в режиме захвата, = fo ± КуК (я/2) Л = /о ± ± Д/i,, где 2A/l - частотная полоса захвата, которая определяется выражением

2 Д/. = КуКАя. (8-7)



Q,j.j,eTHM, что полоса захвата симметрична по отношению к частоте собственных колебаний ГУН fo-

На рис. 8.13 представлен график управляющего напряжения рун I Vcl в зависимости от частоты сигнала fg. Вне этой полосы частота ГУН не может быть засинхронизирована с частотой сигнала. В этом случае результирующая разность фаз равна ф = ((0, + е,) - М + 9о) = (со, ~ ao)t+ (9s - и, таким

{)/праВ.?-ощее напряжение ГУН)


Рис. 8.13. Полоса захвата схемы ФАПЧ,

образом, будет быстро меняться с течением времени. Скорость изменения ф дается формулой difjdt = со - сод, следовательно, выходное напряжение фазового детектора быстро изменяется со временем и поэтому сильно подавляется фильтром нижних частот. В результате управляющее напряжение ГУН будет близко к частоте его собственных колебаний /о. Таким образом, за пределами полосы захвата управляющее напряжение ГУН уменьшается практически до нуля.

Когда ГУН захватывает входной сигнал, ф == (л/2) + [{fs--~ft)/KKvA]. При /s =/о разность фаз напряжения ГУН и напряжения сигнала равна 90°. При > fo разность фаз возрастает от 90° до максимум 180°, что соответствует верхней границе полосы захвата. При <разность фаз уменьшается от 90° до О, что соответствует нижней границе полосы захвата.

8.8.1. Применение ФАПЧ. Принцип фазовой автоподстройки частоты находит широкое применение, особенно в области связи. Ниже кратко описаны наиболее важные случаи применения схем фазовой автоподстройки частоты.



0 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 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 [ 178 ] 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193