V našom každodennom živote komunikujeme s ostatnými často pomocou viacerých typov komunikačné systémy . Tento komunikačný systém je možné rozdeliť do rôznych typov, napríklad Rádiokomunikačný systém, Telekomunikačný systém, Bezdrôtový komunikačný systém , Optický komunikačný systém atď. Aby všetky tieto komunikačné systémy fungovali efektívne, požadujeme niekoľko riadiacich systémov, ako napríklad fázovo uzamknutá slučka, kooperatívne riadenie, sieťové riadenie atď.

Čo je to fázovo blokovaná slučka (PLL)?

Fáza fázového zámku sa používa ako riadiaci systém na riadenie rôznych operácií v mnohých komunikačných systémoch, počítačoch a mnohých ďalších elektronické aplikácie . Používa sa na generovanie výstupného signálu, ktorý má fázu súvisiacu s fázou vstupného signálu.

Existujú rôzne typy PLL, ako napríklad analógové alebo lineárne PLL, digitálne PLL, softvérové PLL, neurónové PLL a všetky digitálne PLL.

Prevádzka s fázovo blokovanou slučkou

V komunikačných systémoch možno operáciu PLL vysvetliť zvážením analógové a digitálne systémy .

Analógová fázovo blokovaná slučka v komunikačných systémoch

V podstate je PLL formou servo slučky a základná PLL sa skladá z troch hlavných prvkov, a to fázového komparátora / detektora, slučkového filtra a napäťovo riadený oscilátor .

Smyčka fázového zámku

Hlavným konceptom operácie PPL je porovnanie fáz dvoch signálov (všeobecne sa porovnávajú fázy vstupného a výstupného signálu). Fázový rozdiel medzi vstupným a výstupným signálom sa teda môže použiť na riadenie frekvencie slučky. Aj keď je matematická analýza veľmi komplikovaná, fungovanie PLL je veľmi jednoduché.

V mnohých komunikačných systémoch sa PLL používa na rôzne účely:

Za sledovanie fázy resp frekvenčná modulácia , používa sa ako demodulátor.
Na sledovanie alebo synchronizáciu dvoch signálov s rôznymi frekvenciami.
Na odstránenie veľkého šumu z maličkých signálov.

Nasledujúci obrázok zobrazuje základné PLL, ktoré sa skladá z fázového detektora, napäťovo riadeného oscilátora (VCO) a slučkového filtra.

Napäťovo riadený oscilátor PLL produkuje signál a tento signál z VCO sa dáva fázovému detektoru. Fázový detektor porovnáva tento signál s referenčným signálom a vytvára tak chybové napätie alebo rozdielové napätie. Tento chybový signál fázového detektora sa privádza do dolnopriepustného filtra na odstránenie vysokofrekvenčných prvkov signálu - ak existujú, a na riadenie mnohých vlastností slučky. Potom sa výstup slučkového filtra privádza na napájanie ladiaceho napätia pre riadiaci terminál napäťovo riadeného oscilátora.

Zmeny tohto ladiaceho napätia sú snímané tak, aby sa znížil fázový rozdiel medzi dvoma signálmi (vstupný a výstupný), a tým aj frekvencia medzi nimi. Spočiatku sa PLL nezablokuje a chybové napätie pretiahne frekvenciu VCO smerom k referencii, kým sa chyba už nebude dať ďalej znížiť a potom sa slučka zablokuje.

Skutočná chyba medzi dvoma signálmi (vstup a výstup) je znížená na veľmi malú úroveň pomocou zosilňovača medzi napäťovo riadeným oscilátorom a fázovým detektorom. Ak je PLL uzamknutý, vytvorí sa ustálené chybové napätie. Toto chybové napätie v ustálenom stave znamená, že medzi referenčným signálom a VCO nie je zmena fázového rozdielu. Môžeme teda povedať, že frekvencia oboch signálov (vstupných a výstupných signálov) je úplne rovnaká.

Digitálna fázovo blokovaná slučka v komunikačných systémoch

Všeobecne analógové PLL pozostávajú z analógového fázového detektora, napäťovo riadeného oscilátora a dolnopriepustného filtra. Podobne sa slučka s digitálnou fázou skladá z detektora s digitálnou fázou, a sériový posuvný register , stabilný- miestny hodinový signál.

Digitálna fázovo uzamknutá slučka

Vzorky digitálneho vstupu sa extrahujú z prijatého signálu a tieto vzorky sa prijímajú sériovým posuvným registrom, ktorý je poháňaný hodinovými impulzmi dodávanými zo signálu miestnych hodín. Obvod fázového korektora, ktorý využíva miestne hodiny, sa používa na regeneráciu signálu stabilných hodín vo fáze s prijatým signálom pomalou fázovou úpravou tak, aby zodpovedala fáze prijatého signálu.

Túto úpravu je možné vykonať na základe vysokorýchlostnej vzorky každého bitu pomocou korekčnej logiky. Vzorka prijatého signálu získaná vzorkovaním prijatého signálu pri rýchlosti miestneho času sa umiestni do posuvného registra.

Požadovanú fázovú úpravu je možné zistiť pozorovaním sady vzoriek prijatého signálu. Hovorí sa, že tieto dve hodiny sú vo fáze práve vtedy, ak stred prijatého bitu leží v strede posuvného registra. Regulátor fázy je určený na kompenzáciu toho, či regenerované hodiny zaostávajú alebo vedú referenčný signál.

Aplikácia slučky fázového zámku

PLL sa často používajú na účely synchronizácie a na synchronizáciu bitov, synchronizáciu symbolov, koherentnú demoduláciu a rozšírenie prahových hodnôt v vesmírnej komunikácii.
Frekvenčne modulované signály je možné demodulovať pomocou PLL.
Nová frekvencia, ktorá je násobkom referenčnej frekvencie v rádiové komunikačné vysielače a syntetizované udržiavaním stability referenčnej frekvencie s novou frekvenciou je možné dosiahnuť pomocou PLL.
Existuje mnoho aplikácií pre PLL v mnohých komunikačných systémoch, počítačoch a mnohých ďalších elektronické obvody .
Nasledujúca aplikácia PLL popisuje použitie PLL ako napätia na frekvenčný menič .

Prevodník napätia na frekvenciu (VFC) pomocou PLL

V komunikačných systémoch je potrebné vysielať signály (tu zvážte analógový signál) na veľkú vzdialenosť s plnou presnosťou. Na tento účel sa používa prevodník napätia na frekvenciu, pretože pomocou optických izolátorov, koaxiálnych alebo krútených dvojliniek, rádiových spojení je ľahké vyslať frekvenčný signál bez toho, aby došlo k interferencii na veľkú vzdialenosť. odkazy z optických vlákien .

Existujú dva typy prevodníkov napätia na frekvenciu multivibrátorový typ VFC a typ vyváženia poplatkov VFC.

Multivibrátor typu VFC

Multivibrátor VFC

V multivibrátore typu VFC sa kondenzátor nabíja a vybíja pomocou prúdu získaného zo vstupného napätia. Na nastavenie prahov spínania sa poskytuje stabilný referenčný vstup a výstupná frekvencia je úmerná vstupnému napätiu a má jednotný pomer značka-priestor.

Charge Balance typ VFC

Zostatok na nabíjaní VFC

Zostatok na nabíjaní VFC sa skladá z integrátora, komparátora a presného zdroja nabíjania. Kedykoľvek sa vstup dostane do integrátora, nabije sa a ak výstup tohto integrátora dosiahne prahovú hodnotu komparátora, aktivuje sa zdroj nabíjania a pevný poplatok. je odstránený z integrátora. Rýchlosť odstránenia náboja sa musí rovnať rýchlosti náboja dodanej tak, aby frekvencia spustená zo zdroja nabíjania a vstup do integrátora boli navzájom úmerné.

Preto tento článok poskytuje stručný popis systém fázovej slučky v komunikačnom systéme. Ďalej je možné tento článok technicky rozšíriť na základe vašich návrhov a dotazov. Z tohto dôvodu nás môžete kontaktovať a požiadať o každú technickú pomoc uverejnením svojich komentárov uvedených nižšie.