Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 31

Аккумулятор R тактируется опорной частотой Fr, а аккумулятор C – частотой сигнала Fc, поступающей от ГУН, охваченного петлёй ФАПЧ. На входы аккумуляторов поступают соответственно коды R и C, числовое значение каждого из которых добавляется к текущему содержимому соответствующего аккумулятора с каждым тактом соответствующей частоты. Выходы аккумуляторов подключены к вычитателю, тактируемого опорной и сигнальной частотами. В нём под действием тактирования сигнальными импульсами текущее содержимое аккумулятора C добавляется к текущему состоянию вычитателя, а под действием тактирования импульсами опорной частоты текущее содержимое аккумулятора R из него вычитается.

Также присутствует Реверсивный счётчик, назначение которого состоит в следующем. Каждый из его двух входов подключен к выходу переполнения соответствующего аккумулятора. При переполнении аккумулятора C состояние счётчика увеличивается на единицу, а при переполнении аккумулятора R – уменьшается на единицу. На выходе счётчика формируется, таким образом, разность двух старших разрядов процессов в вычитателе, которая соответственно составляет старшие разряды его выходного процесса. Выход вычитателя поступает далее на ЦАП для получения напряжения, управляющего частотой ГУН.

Принцип действия детектора, представленного на рисунке 28, можно пояснить с помощью временных диаграмм, приведенных на рисунке 29. Для облегчения понимания, выбран простой пример с небольшими значениями кодов на входах аккумуляторов: R=5 и C=4. На рисунке 29 показан процесс на выходе вычитателя или же пропорциональное ему напряжение на выходе ЦАП.

Рис.29. Временные диаграммы, поясняющие работу детектора

Проделав несложные геометрические построения, легко убедиться, что на выходе ЦАП, кроме постоянной составляющей E_>С, используемой для управления частотой ГУН, присутствуют только две пилообразные компоненты с исходными частотами Fr и Fc, которые, в силу их довольно высоких частот, легко могут быть устранены фильтром нижних частот, прежде чем попасть на управляющий вход ГУН. Выбранные значения кодов обеспечивают состояние синхронизма в системе ФАПЧ при соответствующем соотношении частот на входах детектора, а именно: Fr/Fc=4/5. Вполне понятно, что если отношение Fr/Fc окажется не равным 4/5, то тогда ФАПЧ перейдёт в режим перестройки, приводя частоту ГУН к заданному отношению.

В предложенной структуре делители частоты в явном виде отсутствуют. Однако их функцию выполняют аккумуляторы, результатом работы которых являются импульсы их переполнения, воздействующие на реверсивный счётчик. Последний выполняет роль собственно фазового детектора, переключающегося под действием импульсов переполнения аккумуляторов. Частоты переполнения одного и другого аккумуляторов равны соответственно RFr/Q и CFc/Q, в среднем, где Q – ёмкость каждого аккумулятора. Поэтому деление частоты фактически присутствует, хотя и может составлять всего лишь несколько единиц. Коэффициенты деления равны, соответственно, Q/R и Q/C, в среднем, и в общем случае являются дробными, поскольку число Q чаще всего не делится на R и C без остатка. При этом помеха дробности компенсируется в ЦАП, как это следует из рисунка 29.