8 Применение систем фапч
ФАПЧ является универсальным блоком, который применяется в различных системах:
частотный синтезатор, используемый в телевидении, радио или коммуникационных системах с выборкой различных каналов;
демодуляция (детектирование) модулированных сигналов;
восстановление тактового сигнала (счетчика) в коммуникационных и цифровых системах.
8.1 Синтезатор частот с фапч
Схема ФАПЧ может быть использована для формирования прецизионного набора частот, путем деления частоты кварцевого генератора. Структурная схема устройства имеет вид, показанный на
рис.8.1. Частота кварцевого
генератора делится на целое число М
делителем частоты, на выходе которого
вырабатывается сигнал с частотой
.
Частота генератора управляемого
напряжением также делится делителем,
принимая значение
.
Когда схема ФАПЧ работает в режиме
захвата частоты то выполняется условие
,
следовательно:
(8.1)
Большое количество (сетку) кратных частот можно получить, если делители на MиNсделать программируемыми.
8.2 Детектор частотно-модулированных сигналов
Свойства схемы ФАПЧ
позволяют использовать ее в качестве
детектора частотно-модулированных
сигналов. Структурная схема устройства
приведена на рис.8.2. Если ФАПЧ
синхронизируется частотно-модулированным
сигналом, то управляемый генератор
отслеживает мгновенную частоту входного
сигнала. Напряжение рассогласования
на выходе фильтра
,
которое поддерживает ГУН в режиме
синхронизации с входным сигналом,
является выходным демодулированным
сигналом.
Когда произошел захват частоты схемой ФАПЧ, то справедливо соотношение:
где
.
Тогда для напряжения, которое подается на ГУН, будем иметь:
(8.2)
Пусть мгновенное значение частотно модулированного сигнала составляет:
(8.3)
Где
-
несущая (немодулированная) частота
частотно – модулированного сигнала,
- максимальный разнос (девиация) частоты,
- круговая частота модулирующего сигнала.
Подставляя (8.3) в (8.2) получим:
Переменная составляющая
определяется выражением:
(8.4)
Это напряжение
представляет собой модулирующее
напряжение, которое накладывается на
несущую частоту в передатчике. Как видно
из выражения (8.4), модулирующее напряжение
имеет два переменных параметра
и
.
Пусть
- частота излома низкочастотного фильтра.
Если
,
то
(см. выражение (7.14)). Если
,
то частотно модулированный сигнал
ослабится фильтром низкой частоты. В
соответствии с этим получим:
Таким образом,
модулирующее напряжение можно получить
на входе ГУН и отделить от постоянной
составляющей посредством конденсатора.
Отметим, что в этом случае ФАПЧ объединяет
в себе две функции: селекции и демодуляции.
Линейность демодулированного выходного
сигнала определяется характеристиками
ГУНа (
).
8.3 Детектор амплитудно-модулированных сигналов
Использование схемы ФАПЧ для демодуляции амплитудно-модулированных сигналов показано на рис.8.3. Устройство эффективно при демодуляции сигналов, которые передаются с уменьшенным уровнем несущих колебаний. Схема ФАПЧ с петлей обратной связи производит захват сигнала и восстановление несущей частоты. Далее сигнал с ГУН, через фазосдвигающие цепи подается на выходной детектор, где производится демодуляция амплитудно-модулированного сигнала.
