Вопрос по фазовому детектору

[Daniil]

Доброго времени суток! Имеется два генератора: опорный и подстраиваемый, как в синтезаторе. Оба они изначально работают на одинаковой частоте и подключены ко входам фазового детектора. Далее я начинаю каким-то образом воздействовать на опорный генератор (меняю немного его частоту) и при помощи схемы ФАПЧ, содержащей фазовый детектор и варикап, второй генератор снова подстраивается под опорный. На выходе фазового детектора предполагается получить ШИМ, которая будет зависеть от меры влияния на опорный генератор, так как подстраиваемый будет теперь генерировать новые значения частоты. Так как мне необходимо получить выходное напряжение, которое будет управлять варикапом, я предполагаю, что на выходе детектора должен стоять интегратор. Моей задачей является установление зависимости выходного напряжения этого интегратора от меры воздействия на опорный генератор.

А вопрос заключается вот в чем: как уйти от неоднозначности измерений? Ведь если фаза будет несколько раз поворачиваться на 360 градусов, то на выходе интегратора я получу треугольные импульсы. Можно как-то перевести эту характеристику в линейную, чтобы можно было однозначно определить меру воздействия на опорный сигнал?

Заранее извиняюсь, если пишу какой-то бред. Со схемотехникой до этого практически не работал. Спасибо!

[RU3AEP]

Довольно непонятно, что вы, собственно, имеете в виду. Обычный фазовый детектор (некоторые его называют фазовым компаратором, в книге Хоровитца и Хилла он именуется фазовым детекторов второго вида (первый вид - это элемент исключающее ИЛИ) в состоянии, когда на оба входа подаются совпадающие по часоте и фазе сигнлаы (режим синхронизма) имеет высокоимпедансный выход. В пределе можно считать, что этот самый выход "висит в воздухе" и никак не влияет на управляемую цепь ( обычно варикап). Как только по той или иной причине синхронизм нарушается, на выходе действительно появляются короткие импульсы той или иной полярности (зависит знака разности частот на входах). Причем скважность этих импульсов будет пропорциональна разности фаз (по видимому, это вы и называете ШИМом).

В реальных системах на выходе такого фазового детектора всегда применяется интегратор (он же - ФНЧ). Его параметры влияют на быстродейтсвие петли, степень апериодичности реакции на внешнее воздействисе и общую устойчивость системы (можно такие параметры выбрать, что синхронизма не будет никогда, а управляющее напряжение будет осциллировать).. Чтобы более глубоко изучить этот в общем-то непростой вопрос на практике, можно порекомендовать поиграться с программами-симуляторами PLL-цепей (кажется, у AD есть такая - ADPLLsim или что-то в этом роде).

[serk]

Ну вопросы автоматического регулирования и устойчивости никогда не были слишком простыми а поэтому без рассчётов никогда не получится ничего путнего. Зато эти вопросы очень хорошо проработанц уже давно, и для тех, кто хочет взять готовое и собрать есть целая куча методических рекомендаций, называемых Аппликэйшн ноте, просто берёте Даташит на синтезатор и часто там же и рассчёт необходимых цепей его обвески, или отдельно придаётся Аппликэйшн_ноте, там всё уже есть. От Вас требуется знать параметры своего ГУНа, а фазовый детектор, классический для таких вещей, уже встроен как правило в микросхему синтезатора, или же опять же делается по известной схеме, что одно и то же самое.

И фазовый детектор там используется не совсем фазовый, он известен как фазо-частотный, потому что при разнице в частоте там на выходе как раз и есть какие-то биения, точнее пакеты импульсов с частотой биений, но они всегда такой полярности, чтобы вернуть ГУН куда нужно.

[RU3AEP]

как фазо-частотный

вернее - ИЧФД (импульсный фазово-частотный детектор). Собирается в простейшем варианте на двух D-триггерах и элементах 2И-НЕ в цепях обратной связи. Часто имеет еще и "выходной каскад" в виде пары комплементарных транзисторов (это в основном для расширения дапазона управляющего напряжения.

[serk]

Но и это ещё не всё. Для того чтобы рассчёты по устойчивости были более адекватными, если ИЧФД собран внутри микросхемы синтезатора, то тогда принято стало выход ИЧФД оформлять в виде выходов источников тока положительной и отрицательной полярности, тогда и рассчёты синтезатора упрощаются (для случая, когда на выходе сразу же стоит идеальный интегратор), и результат по шумовым характеристикам такого синтезатора получается лучше. Вот кстати, получить малые шумы от синтезатора на ИЧФД - это сложнейший вопрос и теории и конструкторской практики. Ясно, что тут ещё играет роль и частота сравнения, выбрать которую - тоже искусство схемотехника. Но в общем и в целом, можно считать сложившимся мнение, что получение высококачественного гетеродина на основе синтезатора с ИЧФД - дело нереальное даже для высокопрофессиональн ого его исполнения. В любительских условиях и без супер-профессиональных знаний в этой области сделать гетеродин высококачественного трансивера таким образом вообще нереально.

[Игорь 2]

Daniil, про классический фазовый детектор (ФД) вот тут http://*****************/viewtopic.php?id=239 , а то, что ШИМ на выходе выдаёт, обычно называют частотно- фазовый детектор (ЧФД)- это схемы на логике. Проблема устойчивости схем с ФД и ЧФД решается в точности так же, как и в любом устройстве с ООС- система не должна входить в автоколебания, чтобы этого на приизошло, нужно ограничивать полосу пропускания системы автозахвата, обычно, для этой цели применяют пропорционально- интегрирующие цепи, иногда- просто интегрирующие. Естественно, чем выше их постоянная времени, тем меньше шансов наскочить на автоколебания, но и время захвата с увеличением постоянной времени так же возрастает...

[Daniil]

Собирается в простейшем варианте на двух D-триггерах и элементах 2И-НЕ в цепях обратной связи.

Видел такую схему, думал и с ней попробовать. А раз уж тут была затронута теория управления, то вот еще мне несколько непонятный момент. Имеется все те же два генератора: опорный и подстраиваемый. Они подключены к ФД. Изменили частоту опорного генератора (физическим воздействием на него), появилось напряжение на выходе ФД, варикапом автоматически подстроилась частота на втором генераторе. Это, как мне кажется, должно привести к тому, что напряжение на ФД станет равно нулю (так как генераторы теперь работают синхроно) и напряжение на управляющей ноге подстраиваемого генератора исчезнет. Таким образом его частота поползет в обратную сторону. Это снова приведет к появлению напряжения на выходе ФД и явтоподстройки к первому генератору. И так до бесконечности. Получается такой периодический процесс. Но ведь синтезаторы же работают как-то стабильно? Тут, видимо, уже идет расчет устойчивости управляющей системы какого-то порядка, исходя из каких-то критериев этой устойчивости. Я даже когда задачи на это решал в университете, но давно, поэтому не помню уже ничего. Можно объяснить мне "на пальцах", как примерно работает такая вот система с обратной связью и почему она не уходит в колебательный процесс?

[UR4UDT]

... Это, как мне кажется, должно привести к тому, что напряжение на ФД станет равно нулю (так как генераторы теперь работают синхроно) и напряжение на управляющей ноге подстраиваемого генератора исчезнет. Таким образом его частота поползет в обратную сторону. Это снова приведет к появлению напряжения на выходе ФД и явтоподстройки к первому генератору. И так до бесконечности. Получается такой периодический процесс...

При синхронной работе обеих генераторов напряжение на выходе ФД не равно нулю, а пропорционально разности фаз сигналов опорного (ОГ) и подстраиваемого (ПГ) генераторов. Когда ФАПЧ уже не в состоянии поддерживать синхронизм (выходит за пределы полосы удержания) частота ПГ не будет равна частоте ОГ. В этом случае на выходе ФНЧ появится сигнал с частотой биений.

[UN-NS]

При синхронной работе обеих генераторов напряжение на выходе ФД не равно нулю, а пропорционально разности фаз сигналов опорного (ОГ) и подстраиваемого (ПГ) генераторов. Когда ФАПЧ уже не в состоянии поддерживать синхронизм (выходит за пределы полосы удержания) частота ПГ не будет равна частоте ОГ. В этом случае на выходе ФНЧ появится сигнал с частотой биений.

Понятней наверное так: ФД может выдавать от 0 до 10В управляющего напряжения. В исходном положении настраиваем ГУН к примеру катушкой так, чтобы при синхронизме на выходе ФД было ровно 5 В. Теперь для компенсации дестабилизирующих воздействий или для перестройки в небольшом диапазоне у нас есть 4В в плюс и 4В в минус (1В с обеих сторон - запас). Сколько это в реале? Все зависит от крутизны управления ГУН . При 0.1МГц\В это всего плюс-минус 0.4МГц , что позволяет легко собрать синтезатор, скажем , поднесущей звука для видео на 6.5 МГц буквально "на коленке". При 10МГц\В точка варикапа становится "свурхчувствительной " к помехам и сделать хороший синтезатор удастся не с одной попытки макетирования, важна конструкция, "земли" и т.д. В этом случае перестройка уже плюс минус 40МГц.
Так их и настраивают. Установив среднюю частоту коэффициентом деления ДПКД , замыкают кольцо ФАП и регулируя ГУН, добиваются, чтобы напряжение управления настройкой стало ровно посередине диапазона возможных значений.

[Daniil]

То есть правильно ли я понимаю? Генераторы работают на одной частоте и напряжение на выходе ФД равно 0 (утопичный случай). Я сдвигаю частоту ОГ на фиксированную величину, ПГ подстраивается под него и на выходе ФД имею постоянное напряжение даже при синхронной работе генераторов. А потом я еще немного сдвигаю частоту ОГ и имею уже другое напряжение на выходе и оно будет постоянным?

Добавлено через 9 минут(ы):

Про делители пока вообще речи не идет. То, что я делаю - это не совсем синтезатор, но принцип работы я брал оттуда. Моей задачей является не синтезировать новую частоту, а за счет выхода ФД измерять величину физического воздействия на опорный генератор. Вот тут и возник вопрос, а что будет выдавать ФД, когда частоты станут снова синхронными после воздействия?