Главная Промышленная автоматика.

НОГО сигнала, а другой фильтр для отслеживания сигнала. В качестве переключаемого активного фильтра идеально работает 4-канальный программируемый усилитель (НА-2400 PRAM), рассмотренный в гл. 6. Путем подачи внешнего сигнала включения может быть включен в контур любой из четырех операционных усилителей, содержащихся в этом устройстве. Поскольку для каждого операционного усилителя могут быть выбраны различные схемы обратной связи, для получения передаточной функции нужного вида в систему ФАПЧ могут включаться и отключаться от нее до четырех различных фильтров.

9.7. РЕАКЦИЯ ФАПЧ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ

С точки зрения устойчивости системы наибольшее значение имеет реакция системы ФАПЧ в установившемся режиме на имитирующие входные сигналы различных типов. Несмотря на то что применение определенных фильтров нижних частот обычно гарантирует устойчивость, система может иметь неудовлетворительные характеристики в установившемся режиме для входных сигналов ожидаемых типов. Приводимые ниже выкладки будут полезны при определении типа низкочастотного фильтра, необходимого для того, чтобы система отрабатывала входные сигналы типа ступенчатой функции, линейно нарастающего типа и сигналы с ускорением.

Обращаясь к линейной модели системы ФАПЧ, показанной на фиг. 9.5,6, заметим, что токовый сигнал Ie{s) представляет собой фазовую ошибку, существующую между входным опорным сигналом фвх(5) и сигналом обратой связи фг(5). По теореме о конечном значении для изображения по Лапласу

. \im[iE{t)] = \im[slE{s)] (9.43)

<->оо S->0

можно найти ошибку в установившемся режиме без перехода к временному представлению. Сигнал фазовой ошибки задается выражением

-() = 7Tfe(i)--(-)- (9-44) Для единичной ступенчатой функции на входе

Фвх(«) = т- (9.45) Для единичного линейного входного сигнала

<Рвх(5) = . (9-46)



Для единичного ускорения на входе

(9.47)

Реакция сигнала ошибки в установившемся режиме на эти три

типа входных сигналов будет следующей:

Скачок

Линейный рост

» lim [/£(/)] = lim

Ускорение

lim [/£ (0] = lim

t-><x> s->0

Is + KaKrF (s)J*

\.sls + KnKrF{s)],

(9.48) (9.49) (9.50)

(9.51)

Поскольку фильтр является низкочастотным, т. е. поскольку его передаточная функция определяется в общем виде выражением

где тп, можно провести следующие упрощения: Скачок

lim[i£(0] = 0 для любой F{s).

Линейный рост

Ускорение

lur.fe(0]=-{lim[-]}. l™[%(0] = {lim[-]}.

(9.52)

(9.5:

(9.54)

Таким образом, система ФАПЧ отслеживает скачкообразный входной сигнал с нулевой ошибкой в установившемся режиме независимо от типа низкочастотного фильтра. Для того чтобы обеспечить в установившемся режиме нулевую ошибку при подаче на вход сигнала с ускорением, фильтр низкой ча-



стоты должен иметь по крайней мере два полюса, расположенных вблизи начала координат (фильтр типа 2). На фиг. 9.17 дается ожидаемая ошибка в установившемся режиме для раз-

Вход

Тип 0

Тип I

Тип 2

Скачок

Линейно нарастающий

Постоянная

С ускорением

Непрерывное нарастание

Постоянная

Фиг. 9.17. Ошибка статизма для разных фильтров при трех различных входных сигналах.

личных входных сигналов при использовании низкочастотных фильтров типов о, 1 и 2.

9.8. ПРИМЕНЕНИЯ ФАПЧ

Существуют монолитные устройства ФАПЧ, работающие в очень широкой полосе частот, приблизительно от 0,01 Гц до 25 МГц. В данном разделе мы рассмотрим несколько применений двух конкретных устройств ФАПЧ, функциональные схемы которых даны на фиг. 9.18. Частота свободных колебаний ФАПЧ на фиг. 9.18,0! может быть установлена любой в диапазоне от 0,01 Гц до ЗМГц; на фиг. 9.18,6 показано устройство ФАПЧ, для которого 5 МГц <f< 25 МГц. На фиг. 9.19 и 9.20 даны полные принципиальные схемы обоих устройств ФАПЧ. Поскольку работа этих устройств совершенно аналогична, мы кратко рассмотрим работу НА-2800. Идентификация схемных функций обеспечит лучшие предпосылки для обсуждения конкретных применений.

Как уже объяснялось выше, фазовый детектор по существу представляет собой аналоговый умножитель. Умножающее действие этой схемы основано на управлении крутизной. Входной сигнал, поданный на контакты 7 и 10, вызывает переменные токи ii и iz, прямо пропорциональные этому входному сигналу, или

ii = KiV = -h, (9.55)





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

0.0041