Главная Промышленная автоматика.

менения цепей с индуктивной настройкой, которые используются в обычных детекторах. Рабочий диапазон частот, в котором ФАПЧ может отслеживать входной сигнал, называется диапазоном удержания или диапазоном слежения. Диапазон удержания определяется главным образом максимальным размахом частот, который может быть обеспечен ГУТ, а также максимальным выходным током фазового детектора, который определяется уровнем входного сигнала.

Если частота входного сигнала отклоняется от опорной частоты ГУТ Шг за пределы диапазона слежения, контур становится незахватывающим и линейная модель фиг. 9.5 не мо- жет служить для описания системы. Когда это происходит, ГУТ работает на частоте ш, а выходной ток /р становится равным нулю. Фазовый захват установится вновь, когда входная частота приблизится к ш- Частотный диапазон, в котором ФАПЧ может первоначально захватить входной сигнал, называется диапазоном захвата и задается с помощью характеристик фильтра нижних частот. Диапазон захвата всегда меньшая величина, чем диапазон удержания.

При нормальной работе с захватом фазы частота свободных колебаний первоначально устанавливается при условии равенства нулю входного сигнала. Конкретное значение частоты (0 обычно берется в середине рабочей полосы частот. Это дает возможность обнаруживать с помощью ФАПЧ как положительные, так и отрицательные отклонения частоты входного сигнала от со. Далее из конструктивных соображений определяется конкретная конфигурация фильтра нижних частот; определяющими факторами при этом являются: необходимый диапазон захвата для ожидаемой модуляции ±Аю, высокое подавление частоты 2сйвх на выходе фазового детектора, а также требуемая реакция контура на быстрые изменения входной частоты.

9.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ

ПО ГРАФИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ УСТРОЙСТВА

Теперь, располагая удобной моделью системы ФАПЧ, представленной на фиг. 9.5,6, попытаемся определить коэффициенты передачи Кд и /Сг соответственно фазового детектора и ГУТ. Значения этих параметров будут важны при определении устойчивости контура в применениях, которые мы рассмотрим позднее. Для того чтобы проиллюстрировать наш метод, оценим Кд и Кг для типового случая рабочих условий.

Будем считать, что на вход ФАПЧ с частотой свободных колебаний равной 1 МГц, подан сигнал 10 мВ (эфф.). На



фиг. 9.6 представлены типовая передаточная характеристика контура и зависимость частоты генератора от входного тока. Из фиг. 9.6, а видно, что крутизна преобразования составляет


20 40 60 80 100 120 140 160 180 Фазовый угол между входным сигналом и сигналом генератора, град


-80 -БО -40 -2D О 20 40 Входной ток, мкА ft

60 ВО

Фиг. 9.6. Характеристики ФАПЧ для определения коэффициентов преобразования Ка и /Сг-

а - к определению коэффициента преобразования контура; б-зависимость частоты генератора от входного тока.

приблизительно 1% при фазовом угле около 90° опор-

ной фазы. Как видно из графика, крутизна (и в конечном счете /Сд) зависит от уровня входного сигнала. Это типично для случая, когда амплитуда сигнала изменяется от нескольких микровольт до величин, превышающих 10 мВ (эфф.), и вследствие ограничения размаха сигнала возникает нелиней-



ИОСТЬ. при работе с уровнями сигнала ниже 10 мВ (эфф.) крутизна просто определяется величиной Увх/Ю, где Увх - входное напряжение в милливольтах (эфф.). Кривая на фиг. 9.6, G получена при замкнутом контуре; в контур введен простой пассивный RC-фильтр нижних частот, передаточная функция которого имеет вид

() = ТТ- (9.11)

Для постоянного тока имеем

F(0)-1, (9.12)

и низкочастотный фильтр не влияет на общий коэффициент передачи контура. При использовании низкочастотного фильтра другого типа с передаточной функцией Fi(.s) крутизну характеристики преобразования следует умножить на величину Fi(0). На фиг. 9.6,6 показано изменение частоты ГУТ при разомкнутом контуре в зависимости от управляющего входного тока Крутизна этой характеристики составляет приблизительно 1,2% A Af на микроампер для изменений входных токов, меньших 30 мкА. Коэффициент передачи Кр. представляет собой отношение крутизны этих двух характеристик, или

Кд «--Щг « 0,83 мкА/град = 48 мкА/рад. (9.13)

Коэффициент передачи Кг ГУТ равен крутизне кривой на фиг. 9.9,6, умноженной на установленную частоту свободных колебаний, или

Кг при 1 МГц=1,2оХ1.№ =

= 1,2 X 10" Гц/мкА = 7,5Х 10" радДс • мкА). (9.14)

Значение Кг для других частот, лежащих в пределах от 1 кГц до 1 МГц, может быть найдено путем изменения масштаба Кг в соответствии со следующим выражением:

К при /; = 0,012 Х2< радДс-мкА), (9.15)

где - частота свободных колебаний ГУТ в МГц. Произведение Кд, Кг и F.(0) определяет коэффициент усиления контура по постоянному току. Заметим, что размерности Кд, Кг и F(0)-1/с. Коэффициент усиления по постоянному току определяет диапазон слежения Дшс, представляющий собой область





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

0.0037