Cac Mach Vong Khoa Pha

LOGOII : CÁC MẠCH VÒNG KHÓA PHA (PLL)

1: Tổng quan PLL ( Phase-Locked Loop )- Là hệ thống vòng kín hồi tiếp- Tín hiệu vào có thể có dạng tương tự hình

sine hoặc dạng số.- Ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc,

tổng hợp tần số, điều chế và giải điều chế, điều khiển tự động . . .

- Có rất nhiều kiểu mạch PLL và phục vụ cho nhiều mục đích

LOGO2: Sơ đồ khối

LOGO2: Sơ đồ khối

Tách sóng pha: So sánh tín hiệu vào và tín hiệu ra của VCO để tạo ra tín hiệu sai lệch Vd(t).

Lọc thông thấp: Lọc gợn của điện áp Vd(t)Khuếch đại một chiều: Khuếch đại điện áp

một chiều Vdk(t).VCO(Voltage Controled Oscillator): Bộ

dao động mà tần số ra được điều khiển bằng điện áp đưa vào.

LOGO3: Hoạt động của mạch

Nguyên lý hoạt động

Các thành phần của PLL

VCO (Voltage controlled oscillator )

Hoạt động của

mạch

Khuếch đại một chiều

LOGO3: Hoạt động của mạch1: Nguyên lý hoạt động- Hoạt động theo nguyên tắc vòng điều

khiển mà đại lượng vào và ra là tấn số, chúng được so sánh với nhau về pha.

LOGO3: Hoạt động của mạch

Dải bắt Bc (Cature range): Bc = f2 – f1

- Dải tần số mà tín hiệu vào ban đầu phải lọt vào để PLL thiết lập chế độ đồng bộ.

- Bc phụ thuộc vào băng thông LPF.

LOGO3: Hoạt động của mạch

Dải khóa Bl: Ký hiệu Bl = fmax – fmin.- Giải tần số mà PLL đồng nhất được tần số

f0 với f1.- Phụ thuộc hàm truyền đạt của bộ tách

sóng pha, khuếch đại, VCO.- Không phụ thuộc vào đáp tuyến bộ lọc

LPF và PLL (khi PLL khóa pha f1 - f0 = 0).- Ở chế độ khóa pha, dao động f0 của VCO

bán đồng bộ theo f1 (Bl > Bc).

LOGO3: Hoạt động của mạch

LOGO3: Hoạt động của mạch

LOGO3: Hoạt động của mạch

Các thành phần của PLL- Bộ tách sóng pha: Có 3 loại

- Tương đương ở dạng mạch chân- Số thực hiện bởi mạch số EX-OR,RS FlipFlop- Tách sóng pha lấy mẫu

- Bộ tách sóng pha tương tự

LOGO3: Hoạt động của mạch

Ngõ ra của điện áp có:

LOGO3: Hoạt động của mạch

Bộ tách sóng pha số:

- Dùng mạch số EX-OR, R-S Flip Flop…có đáp tuyến so sánh pha dạng:

LOGO3: Hoạt động của mạch

Lọc thông thấp LPF:- Mạch lọc bậc 1, có thể ở dạng thụ động

hoặc tích cực

- Ngõ ra gồm nhiều thành phần f0,f1,f1-f0,...- Hoạt động chính xác khi f0,f1 thấp.

LOGO3: Hoạt động của mạch

Khuếch đại một chiều

- Khuếch đại tín hiệu biến đổi chậm (DC) sau bộ lọc thông thấp LPF. Độ lợi Ka

LOGO3: Hoạt động của mạch

VCO (Voltage controlled oscillator)- Mạch dao động có tần số được kiểm soát

bằng điện áp.- Quan hệ điện áp điều kiển Vdk(t) và tần số

ra f0(t) phải tuyến tính.- Về nguyên tắc có thể dùng mọi mạch dao

động. Tuy nhiên các bộ dao động tạo xung chữ nhật được sử dụng rộng rãi vì loại này có thể làm việc từ 1MHz – 100MHz

LOGO3: Hoạt động của mạch

VCO (Voltage controlled oscillator)

- Từ 1MHz – 50MHz thường dùng mạch dao động đa hài.

LOGO3: Hoạt động của mạch

LOGO3: Hoạt động của mạch

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Ứng dụng của vòng khóa pha PLLỨng dụng của vòng khóa pha PLL

SửDụngTrongFMStereo

GiảiĐiềuChếAM

ĐồngBộTần SốNgangVà DọcTrongTV

GiảiĐiềuChếFSK

GiảiĐiềuChếFM

BộTổngHợpTầnSốĐơn

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Bộ tổng hợp tần số đơn- Sử dụng các bộ tổng hợp tần số dựa trên

nguyên lý vòng khóa pha PLL- Ưu điểm nhỏ gọn, không yêu cầu độ chính

xác cơ khí cao, ứng dụng các thành quả công nghệ sản xuất vi mạch. . .

- Đồng thời khi kết hợp với thạch anh, nó có khả năng tạo ra dải rộng, độ chính xác cao, giá thành thấp. . .

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

- Khi PLL thực hiện khóa pha, thì ta có:

fref =fvco / N => fvco = N*fref = f0 Þ Bộ điều khiển tần số này có thể được điều

khiển dễ dàng nhờ máy tính, từ xa. Giảm giá thành và độ phức tạp so với trước đây

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

- Khuyết điểm là nó chỉ tạo ra các tần số bằng bội số của tần số chuẩn f0= N*fref

- Khắc phục bằng cách chia nhỏ t/số chuẩn

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Giải điều chế FM- Thực hiện bằng cách cài đặt tần số dao

động tự do fn bằng tần số trung tâm tín hiệu FM ngõ vào có biên độ không đổi

- Trong nhiều ứng dụng cụ thể, trước tách sóng pha PLL cá mạch khuếch đại – hạn biên độ

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Giải điều chế FSK- Dạng đặc biệt của FM, chỉ có 2 tần số điều

tần. Liên quan đến tách (giải mã) tín hiệu quay số điện thoại nút nhấn và truyền tín hiệu số FSK

- Ngõ ra của PLL dùng 2 mức điện áp

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Đồng bộ tần số ngang dọc trong TV

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Giải điều chế AM

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Giải điều chế AM- Vo(t) tỷ lệ với m(t) tức là tỉ lệ với tín hiệu

giải điều chế AM- Là kiểu tách sóng trực tiếp không cần đổi

tần, có ưu điểm không dùng trung tần, không chọn lọc tần số ảnh.

- Để biên độ tín hiệu ra lớn nhất ta dùng bộ tách sóng đồng bộ

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Giải điều chế AM

- Tách sóng đồng bộ có chất lượng tách sóng không đồng bộ khi tỷ số S/N nhỏ

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Sử dụng trong FM Stereo

- Sơ đồ khối máy phát FM Stereo

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Sử dụng trong FM Stereo

- Phổ của tín hiệu FM Stereo

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Sử dụng trong FM Stereo

- Sơ đồ khối máy thu FM Stereo

LOGO4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Sử dụng trong FM Stereo

- Ứng dụng PLL trong việc giải mã FM Stereo