Главная Промышленная автоматика.

качестве смесителя, а управляемый напряжением генератор - в качестве усилителя, то эта схема будет идентична контуру с отрицательной обратной связью, представленному на фиг. 9.1, а. Во многих системах управления с обратной связью входной и выходной информационные сигналы представляются в виде напряжений. Однако в устройствах фазовой автоподстройки частоты входным и выходным информационными сигналами является частота переменного тока. Функция устройства ФАПЧ заключается в обнаружении и отслеживании малых рассогласований по фазе и частоте между входным и вторичным опорным сигналами.

Так же каки в любом контуре авторегулирования, выходной сигнал изменяется в направлении уменьшения сигнала ошибки. В данном случае сигналом ошибки является частота и, следовательно, данный контур регулирования должен изменять частоту ошибки в направлении достижения нулевой частоты. Для выполнения этого условия частота обратной связи должна быть равна входной, частоте. Как только эти две частоты будут равны, сигнал ошибки становится функцией разности фаз между этими двумя сигналами. Таким образом, разность фаз также является регулируемой величиной. Перед тем как перейти к применению устройств фазовой автоподстройки, рассмотрим их составные элементы.

Фазовый детектор и низкочастотный фильтр

Для простоты рассмотрим электромеханический аналог фазового детектора (фиг. 9.2,а). При перемещении якоря прерывателя от одного контакта к другому на нем возникает входной сигнал, фаза которого попеременно принимает значения О или 180°. Если входная частота fi и частота обратной связи fz не равны друг другу, схема работает как балансный модулятор с суммарной (fi + fz) и разностной {fi - /2) частотами, которые возникают на якоре прерывателя. Низкочастотный фильтр пропускает главным образом разностную частоту, причем амплитуда сигнала на его выходе возрастает по мере приближения этих частот друг к другу. Если частота входного сигнала точно равна частоте обратной связи, на выходе фильтра возникнет составляющая постоянного тока, величина которой будет зависеть от разности фаз этих двух сигналов. На фиг. 9.2, б показана форма сигнала для условия fi = fz при разности фаз О, 90 и 180°. На фиг. 9.2, в показан выходной сигнал низкочастотного фильтра в функции разности фаз между /1 и Ь- Из рассмотрения электромеханической модели фазового детектора видно, что выходной уровень пропорционален амплитуде входного сигнала и углу сдвига фаз и что нулевой сигнал на выходе врзни-



Вход f,


Прерыватель

о ги Обратная связь

f, uf2 в фазе

Якорь прерывателя:

на выходе фильтра положит.

постоянное напряжение

У, у/2 расходятся по д}азе на 90°

Якорь прерывателя: на выходе /рильтра пост, напряжение о В


/, и fz расходятся по разе

Якорь прерывателя: на Выходе фильтра отриц. пост, нопряжение

Амплитуда

Разность /раз


Фиг. 9.2. Аналог фазового детектора.

а-электвомеханическая схема; б-типичная форма сигналов при различных фазовых соотношениях; е -выход фильтра низких частот в функции разности фаз.



кает при значении угла сдвига фаз 90°. Это также справедливо для большинства твердотельных фазовых детекторов, которые фактически производят умножение двух сигналов переменного тока.

Генератор, управляемый напряжением

Генератор, управляемый напряжением (ГУН), обычно представляет собой несинхронизированный мультивибратор, имею-

9 + V

Упраб-ляюший

бхоГ


П П -о Выход

6 -V


- частота сВободныи колебаний

Уменьшение

сигнала

" Ростбходного ефт- пряжение

сигнала

Фиг. 9.3. Генератор, управляемый напряжением.

с--принципиальная схема; б-выходная частота в функции входного управляюшего

напряжения.

щий вход по постоянному току, который может быть использован для изменения частоты свободных колебаний f[ в определенном диапазоне. На фиг. 9.3, а показана простая схема ГУН. При подключении управляющего входа к зажиму +V получается обычный мультивибратор с фиксированной частотой.-Одиэко при подаче на этот вход независимого управляющего





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

0.0054