Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 6: Vòng khóa pha

Bài giảng "Nhập môn điện tử - Chương 6: Vòng khóa pha" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Giới thiệu, bộ tách pha, bộ dao động điều khiển bằng điện áp, bộ lọc – Khuếch đại của vòng, nguyên lý hoạt động, các ứng dụng vòng khóa pha,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 6: Vòng khóa phaTRƯỜNGĐẠIHỌCCÔNGNGHỆ THÔNGTIN CHƯƠNG6 VÒNGKHÓAPHA (PhaseLockedLooppLL) NỘIDUNG1. Giớithiệu2. Bộtáchpha3. Bộdaođộngđiềukhiểnbằngđiệnáp4. Bộlọc–khuếchđạicủavòng5. Nguyênlýhoạtđộng6. Cácứngdụngvòngkhóapha7. Vòngkhóaphasố8. Mạchvòngkhóaphamạchtíchhợp 1.GiớithiệuPhaseLockedLoopPLLVòngkhoápha/vònggiữpha/vòngchốtphalàhÖ thèng vßng kÝn håi tiÕp, trong ®ã tÝn hiÖu håi tiÕp dïng ®Ó kho ¸ tÇn sè vàpha cña tÝn hiÖu ra the o tÇn sè vàpha tÝn hiÖu v ào .Ứng dông ®Çu tiªn cña PLL vào n¨m 1932 trong viÖc t¸ch sãng ®ång bé.Kü thuËt PLL ®ưîc øng dông réng r·i trong c¸c m¹ch läc, tæng hîp tÇn sè, ®iÒu chÕ vàgi¶i ®iÒu chÕ, ®iÒu khiÓn tù ®éng, t¸ch ©m (Tone), gi¶i m· Stereo, tæng hîp tÇn sè.SơđồkhốicủaPLL 2.Bộtáchpha(PhaseDetector)Bộtáchpha/bé so s¸nh pha: t¹o ra tÝn hiÖu phô thuéc vào hiÖu pha cña 2 tÝn hiÖu vào, tÝn hiÖu vào thưêng làh×nh sin hoÆc xung vu«ng.Cã ba lo¹i t¸ch sãng pha:  Bé t¸c hs ãng phatư¬ng tù  Bé t¸c hs ãng phas è  B ột¸c hs ãng phalÊymÉu 2.Bộtáchpha(PhaseDetector)1/Bé t¸c hs ãng phatư¬ng tù:cã tÝn hiÖu ra tû lÖ víibiªn ®é tÝn hiÖu vào, làt¸ch sãng pha tuyÕn tÝnh(tÝnhiÖu vào làsin).2/Bé t¸c hs ãng phas è :cã tÝn hiÖu ra biÕn ®æi chËmphô thuéc ®é réng xung ngâ ra tøc làphô thuéc sai lÖchvÒ pha gi÷a hai tÝn hiÖu vào (tÝn hiÖu vào làxungvu«ng),thùc hiÖn bëi m¹ch sè EX-OR, RS Flip Flopv.v...3.Bộdaođộngđiềukhiểnbằngđiệnáp VCO(Voltagecontrolledoscillator) ĐÆc tuyÕn truyÒn ®¹t fo(Vdk) tiªu biÓu cña VCOM¹ch VCO tiªubiÓu 3.Bộdaođộngđiềukhiểnbằngđiệnáp VCO(Voltagecontrolledoscillator) - Làm¹ch dao ®éng cã tÇn sè ®ưîc kiÓm so¸t b»ng ®iÖn ¸p . - Yªu cÇu chung cña m¹ch VCO làquan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Vdk(t) vàtÇn sè ra fo(t) ph¶i tuyÕn tÝnh. - Ngoài ra m¹ch cßn cã ®é æn ®Þnh tÇn sè cao, d¶i biÕn ®æi cña tÇn số theo ®iÖn ¸p vào réng, ®¬n gi¶n, dÔ ®iÒu chØnh vàthuËn lîi cho viÖc tæ hîp thành vi m¹ch (kh«ng cã ®iÖn c¶m).- Trong ph¹m vi tÇn sè : 1Mhz -100 Mhz, thưêng dïng c¸c bé dao®éng t¹o xung ch÷nhËt; trong ph¹m vi tÇn sè: 1Mhz -50 Mhz,thưêng dïng c¸c bé dao ®éng ®a hài (tÝch tho¸t, m¹ch ®a hàighÐp Emitter...).- C¸c bé dao ®éng ®ưîc ®iÒu khiÓn bëi dßng ®iÖn(CCO), ưuviÖt h¬n c¸c bé dao ®éng bëi ®iÖn ¸p (VCO), v×cã ph¹m vituyÕn tÝnh cña ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t réng h¬n. 4.Bộlọc–khuếchđạicủavòng* Thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng:+Cho qua tÝn hiÖu tÇn sè thÊp ωv-ω’r , nÐn tÇn sècao ωv+ω’r+§¶m b¶o cho vòng kho¸ pha PLL b¾t nhanh vàb¸m®ưîc tÝn hiÖu vào khi tÇn sè thay ®æi, nghÜa lànãph¶i cã tèc ®é ®¸p øng tho¶ m·n.+D¶i th«ng cña bé läc ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o d¶i b¾tcÇn thiÕt.* LPF thưêng làm¹ch läc bËc 1, tuy nhiªn còng dïngbËc cao h¬n ®Ó triÖt thành phÇn AC theo yªu cÇu.LPF cã thÓ ë d¹ng m¹ch thô ®éng hay tÝch cùc. 4.Bộlọc–khuếchđạicủavòng -Ngâ ra bé t¸ch sãng pha gåm nhiÒu thành phÇn f0, fi, fi-f0, fi+f0, v.v...- Sau LPF chØ cßn thành phÇn tÇn sè rÊt thÊp (fi-f0)®Õn bé khuÕch ®¹i ®Ó ®iÒu khiÓn tÇn sè VCO b¸mtheo fi. Sau vài vßng ®iÒu khiÓn håi tiÕp PLL ®ưîc®ång bé (khãa pha) fi=f0, tÇn sè ph¸ch (fi-f0)=0.- Vßng khãa pha ho¹t ®éng chÝnh x¸c khi tÇn sè vào fi,f0 thÊp kho¶ng vài tr¨m KHz trë l¹i. 5.NguyênlýhoạtđộngKhikhôngcótínhiệuvàothìVCOdaođộngtựdovới tầnsốriêngcủanólà 0,điệnápđiềukhiểnVCOlà U’d=0vìởđầuracủabộtáchsóngpha(tứclàđầu vàocủakhốikhuếchđạilọcthôngthấp)khôngcó điệnápUd=Kd.Uv.U’r=0.Khicótínhiệuvàomạchsophasẽsosánhphacủatín hiệuvào(tầnsố v)vàphacủatínhiệutạichỗ(tần số ’rlấytừVCOquabộchiatần ’r= r/N).Mạchsophacóthểsửdụngmạchnhânanalogđể táchsóngpha(nếutínhiệulàtươngtự).ĐầuracủabộsophanhậnđượcmộttínhiệuUdtỷ 5.NguyênlýhoạtđộngMạchlọcthôngthấplọaibỏtầnsốtổng,lọclấytần sốhiệu v ’rrồikhuếchđạilênđểđiềukhiển VCO.VCOsẽphảithayđổitầnsốchođếnkhihiệu v ’rkhông,nghĩalà =0.NhưvậyVCOluônthayđổitầnsốđểbámtheotần sốđầuvào.Nếutầnsốcủatínhiệuvàolệchquáxa tầnsốcủatínhiệusosánhlàmchotầnsốtổngvà tầnsốhiệulệchrangoàivùngthôngcủabộlọcthì sẽkhôngcótínhiệuđiềukhiển.VCOsẽdaođộngtự dovớitầnsố 0.PLLkhônghoạtđộng. 5.Nguyênlýhoạtđộng Khicho vvà ’rxíchlạigầnnhausaochohiệucủa chúnglọtvàotrongdảithôngcủabộlọcthôngthấpthì PLLbắtđầuhoạtđộng, PLLlàmviệctrong“dảibắt”.“Dảibắt”quyếtđịnhb ởid ải thôngcủalọcthôngthấp,đólàdảitầnsốthiếtlậpđược chếđộđồngbộ. “Dảigiữ“làdảitầnsốmàPL ...