Układy z pętlą sprzężenia fazowego

Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego    Strona 1 z 7  UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO   (wkładki DA171A i DA171B)   WSTĘP  Układy  z  pętlą  sprzężenia  fazowego  (ang.  phase-locked  loop,  skrót  PLL)  tworzą  dynamicznie  rozwijającą  się  klasę  układów,  stosowanych  głównie  do  modulacji,  detekcji,  przetwarzania  częstotliwości  i  filtracji  sygnałów.  Zasada  pracy  układów  PLL  jest  stosunkowo  prosta,  natomiast  ich  realizacja  złożona.  Dlatego  też  masowe  stosowanie  układów  PLL  stało się możliwe dopiero po wykonaniu ich w formie scalonej.  Pętla sprzężenia fazowego jest w ćwiczeniu badana jako pewna  całość pod kątem zasady pracy i możliwości zastosowań. Dlatego  w  ćwiczeniu  nie  występuje  projektowanie  fragmentów  układów  wchodzących  w  skład  pętli,  a  ich  badanie  ograniczone  jest  do  charakterystyk  „zaciskowych”,  istotnych  z  punktu  widzenia  możliwości wykorzystania całej pętli. W trakcie ćwiczenia badane  są natomiast układy skonstruowane z użyciem pętli PLL, takie jak:  demodulator  częstotliwościowy  oraz  dzielniki  i  powielacze  częstotliwości.  Celem  ćwiczenia  jest  zilustrowanie  zasady  działania  pętli  sprzężenia  fazowego  oraz  przedstawienie  niektórych  możliwości  jej zastosowań.  1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH  1.1 Detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym (wkładka DA171A)    Wkładka  DA171A  zawiera  koincydencyjny  detektor  fazy  (rys.2)  w  postaci  czteroćwiartkowego  układu  mnożącego  (tranzystory  T3  ÷ T 11).  Tranzystory  T6  ÷ T 11  pracują  jako  klucze  prądowe  nienasycone.  Mogą  one  być  sterowane  przebiegami  o  różnych  kształtach;  ważne  jest  jednak,  aby  napięcia  na  bazach  tranzystorów  można  było  w  okolicy  poziomu  przełączania  aproksymować przebiegiem o współczynniku wypełnienia 0,5.  Ze  względu  na  nienasycanie  tranzystorów  przełączających,  maksymalna  wartość  międzyszczytowa  napięć  wejściowych  nie  powinna przekraczać 5 V.  Detektor  fazy  DA171A  może  pracować  w  zakresie  częstotliwości sygnałów wejściowych od 10 kHz do 110 kHz.  Płytę czołową wkładki DA171A pokazano na rys. 1          Rys. 1. Płyta czołowa detektora  fazy (wkładka DA171A)  Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego    Strona 2 z 7    Rys. 2. Schemat ideowy detektora fazy (wkładka DA171A)    Rys.3. Schemat ideowy generatora przestrajanego sygnałem lub ręcznie (wkładka DA171B) 

(…)

… modulującego
GFG-3015
WY
MAIN
uM
WE1
Sumator
WE1
WY3
u
WE2
osc
WY
WE2
osc
uI
VCO
DA171B
osc
WY LIN WE
WY TTL
uVCO
osc
Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego
Strona 5 z 7
b)
Rys. 6. Modulator fazy: a) schemat układu pomiarowego, b) schemat sumatora.
Ustaw następujące parametry sygnału modulującego:
amplituda 0,15V (dla prostokąta), 1 V (dla sinusa i trójkąta),
częstotliwość: 5-10Hz
składowa stała 0V
Na ekranie oscyloskopu obejrzyj przebiegi uI(t), uVCO(t) oraz uM(t), u(t) (ustaw w oscyloskopie
sprzężenie dc). Zbadaj wpływ kształtu sygnału, amplitudy, częstotliwości i składowej stałej sygnału
modulującego uM(t) na proces modulacji.
4.6. Obserwacja charakterystyki uD(fIN) pętli fazowej
Zmontuj układ według schematu pomiarowego przedstawionego na rys. 7.
Rys. 7. Układ do obserwacji charakterystyki uD(fIN) pętli fazowej
Do podłączenia napięcia wyjściowego detektora fazy uD użyj kabla BNC-dc. W oscyloskopie włącz
sprzężenie i wyzwalanie dc (tryb XY). Ustaw następujące parametry sygnału przemiatającego:
Przebieg wyjściowy : sinus
Amplituda wyjściowa : 2,5V
Charakterystyka przemiatania: liniowa
Szybkość przemiatania: 10Hz
Częstotliwość początkowa przemiatania : 2kHz
Częstotliwość końcowa przemiatania : 110kHz…
… są dwa generatory) GFG-3015
oscyloskop cyfrowy.
Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego
Strona 3 z 7
2.3.Cześć obserwacyjna ćwiczenia (punkty 4.5)
DA171A –detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym;
DA 171B –generator przestrajany napięciem (w ćwiczeniu wykorzystywane są
dwa generatory DA171B – jeden jako układ VCO a drugi jako źródło sygnału
sterującego);
DW01
–wkładka dydaktyczna wzmacniacza operacyjnego…
… charakterystykę przestrajania generatora DA171B fVCO=F1(US). Do sterowania generatora użyj
źródła napięcia stałego SA1321 (precyzyjnego regulatora napięcia).
4.2. Pomiary charakterystyki pętli sprzężenia fazowego
Zmontuj układ pętli fazowej. Zmierz równocześnie charakterystyki:
- przestrajania pętli fazowej fVCO=F2(fIN)
- zależność napięcia wyjściowego detektora fazy od częstotliwości sygnału wejściowego UD=F3…
... zobacz całą notatkę