Cac Mach Vong Khoa Pha
description
Transcript of Cac Mach Vong Khoa Pha
LOGOII : CÁC MẠCH VÒNG KHÓA PHA (PLL)
1: Tổng quan PLL ( Phase-Locked Loop )- Là hệ thống vòng kín hồi tiếp- Tín hiệu vào có thể có dạng tương tự hình
sine hoặc dạng số.- Ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc,
tổng hợp tần số, điều chế và giải điều chế, điều khiển tự động . . .
- Có rất nhiều kiểu mạch PLL và phục vụ cho nhiều mục đích
LOGO2: Sơ đồ khối
LOGO2: Sơ đồ khối
Tách sóng pha: So sánh tín hiệu vào và tín hiệu ra của VCO để tạo ra tín hiệu sai lệch Vd(t).
Lọc thông thấp: Lọc gợn của điện áp Vd(t)Khuếch đại một chiều: Khuếch đại điện áp
một chiều Vdk(t).VCO(Voltage Controled Oscillator): Bộ
dao động mà tần số ra được điều khiển bằng điện áp đưa vào.
LOGO3: Hoạt động của mạch
Nguyên lý hoạt động
Các thành phần của PLL
VCO (Voltage controlled oscillator )
Hoạt động của
mạch
Khuếch đại một chiều
LOGO3: Hoạt động của mạch1: Nguyên lý hoạt động- Hoạt động theo nguyên tắc vòng điều
khiển mà đại lượng vào và ra là tấn số, chúng được so sánh với nhau về pha.
LOGO3: Hoạt động của mạch
Dải bắt Bc (Cature range): Bc = f2 – f1
- Dải tần số mà tín hiệu vào ban đầu phải lọt vào để PLL thiết lập chế độ đồng bộ.
- Bc phụ thuộc vào băng thông LPF.
LOGO3: Hoạt động của mạch
Dải khóa Bl: Ký hiệu Bl = fmax – fmin.- Giải tần số mà PLL đồng nhất được tần số
f0 với f1.- Phụ thuộc hàm truyền đạt của bộ tách
sóng pha, khuếch đại, VCO.- Không phụ thuộc vào đáp tuyến bộ lọc
LPF và PLL (khi PLL khóa pha f1 - f0 = 0).- Ở chế độ khóa pha, dao động f0 của VCO
bán đồng bộ theo f1 (Bl > Bc).
LOGO3: Hoạt động của mạch
LOGO3: Hoạt động của mạch
LOGO3: Hoạt động của mạch
Các thành phần của PLL- Bộ tách sóng pha: Có 3 loại
- Tương đương ở dạng mạch chân- Số thực hiện bởi mạch số EX-OR,RS FlipFlop- Tách sóng pha lấy mẫu
- Bộ tách sóng pha tương tự
LOGO3: Hoạt động của mạch
Ngõ ra của điện áp có:
LOGO3: Hoạt động của mạch
Bộ tách sóng pha số:
- Dùng mạch số EX-OR, R-S Flip Flop…có đáp tuyến so sánh pha dạng:
LOGO3: Hoạt động của mạch
Lọc thông thấp LPF:- Mạch lọc bậc 1, có thể ở dạng thụ động
hoặc tích cực
- Ngõ ra gồm nhiều thành phần f0,f1,f1-f0,...- Hoạt động chính xác khi f0,f1 thấp.
LOGO3: Hoạt động của mạch
Khuếch đại một chiều
- Khuếch đại tín hiệu biến đổi chậm (DC) sau bộ lọc thông thấp LPF. Độ lợi Ka
LOGO3: Hoạt động của mạch
VCO (Voltage controlled oscillator)- Mạch dao động có tần số được kiểm soát
bằng điện áp.- Quan hệ điện áp điều kiển Vdk(t) và tần số
ra f0(t) phải tuyến tính.- Về nguyên tắc có thể dùng mọi mạch dao
động. Tuy nhiên các bộ dao động tạo xung chữ nhật được sử dụng rộng rãi vì loại này có thể làm việc từ 1MHz – 100MHz
LOGO3: Hoạt động của mạch
VCO (Voltage controlled oscillator)
- Từ 1MHz – 50MHz thường dùng mạch dao động đa hài.
LOGO3: Hoạt động của mạch
LOGO3: Hoạt động của mạch
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Ứng dụng của vòng khóa pha PLLỨng dụng của vòng khóa pha PLL
SửDụngTrongFMStereo
GiảiĐiềuChếAM
ĐồngBộTần SốNgangVà DọcTrongTV
GiảiĐiềuChếFSK
GiảiĐiềuChếFM
BộTổngHợpTầnSốĐơn
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Bộ tổng hợp tần số đơn- Sử dụng các bộ tổng hợp tần số dựa trên
nguyên lý vòng khóa pha PLL- Ưu điểm nhỏ gọn, không yêu cầu độ chính
xác cơ khí cao, ứng dụng các thành quả công nghệ sản xuất vi mạch. . .
- Đồng thời khi kết hợp với thạch anh, nó có khả năng tạo ra dải rộng, độ chính xác cao, giá thành thấp. . .
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
- Khi PLL thực hiện khóa pha, thì ta có:
fref =fvco / N => fvco = N*fref = f0 Þ Bộ điều khiển tần số này có thể được điều
khiển dễ dàng nhờ máy tính, từ xa. Giảm giá thành và độ phức tạp so với trước đây
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
- Khuyết điểm là nó chỉ tạo ra các tần số bằng bội số của tần số chuẩn f0= N*fref
- Khắc phục bằng cách chia nhỏ t/số chuẩn
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Giải điều chế FM- Thực hiện bằng cách cài đặt tần số dao
động tự do fn bằng tần số trung tâm tín hiệu FM ngõ vào có biên độ không đổi
- Trong nhiều ứng dụng cụ thể, trước tách sóng pha PLL cá mạch khuếch đại – hạn biên độ
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Giải điều chế FSK- Dạng đặc biệt của FM, chỉ có 2 tần số điều
tần. Liên quan đến tách (giải mã) tín hiệu quay số điện thoại nút nhấn và truyền tín hiệu số FSK
- Ngõ ra của PLL dùng 2 mức điện áp
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Đồng bộ tần số ngang dọc trong TV
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Giải điều chế AM
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Giải điều chế AM- Vo(t) tỷ lệ với m(t) tức là tỉ lệ với tín hiệu
giải điều chế AM- Là kiểu tách sóng trực tiếp không cần đổi
tần, có ưu điểm không dùng trung tần, không chọn lọc tần số ảnh.
- Để biên độ tín hiệu ra lớn nhất ta dùng bộ tách sóng đồng bộ
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Giải điều chế AM
- Tách sóng đồng bộ có chất lượng tách sóng không đồng bộ khi tỷ số S/N nhỏ
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Sử dụng trong FM Stereo
- Sơ đồ khối máy phát FM Stereo
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Sử dụng trong FM Stereo
- Phổ của tín hiệu FM Stereo
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Sử dụng trong FM Stereo
- Sơ đồ khối máy thu FM Stereo
LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
Sử dụng trong FM Stereo
- Ứng dụng PLL trong việc giải mã FM Stereo