Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 47

Рис.48. К определению рабочего участка статической характеристики МЧФД

На диаграмме «A» разность фаз такова, что длительность импульсов в парциальных детекторах минимально возможная, и выход МЧФД равен 1,5 единицы при полной шкале ЦАП, равной 8 единицам. Диаграмма «B» относится к случаю, когда импульсы в парциальных детекторах максимально возможной длительности, и тогда выход ЦАП составляет 6,5 единиц.

Таким образом, теряется R/Q_>r=3/8 доли рабочей области характеристики по амплитуде. Для практики можно рекомендовать отношение R/Q_>r вокруг среднего значения 1/4. Тогда крутизна характеристики будет равной порядка S_>r=U_>max/ (8π), а протяжённость характеристики по амплитуде – порядка 3/4 от U_>max.

Полученные выше зависимости относятся к случаю, когда в сигнальном тракте отношение Q_>c/C=4 – есть целое число, и потому в качестве фазорасщепителя может быть использован кольцевой счётчик, процесс на выходе которого периодический и не влияет на протяжённость линейного, рабочего участка статической характеристики МЧФД. Если же фазорасщепитель сигнального тракта имеет ту же структуру, что и в опорном тракте, и отношение Q_>c/C в общем случае не является целым числом, то картина процесса на выходе МЧФД значительно усложняется. Однако вполне понятно, что при этом справедлив принцип суперпозиции, и в таком случае протяжённость линейного участка характеристики дополнительно уменьшится на долю C/Q_>c от U_>max. Если, к примеру, отношения R/Q_>r и С/Q_>c будут порядка 1/4, то линейный участок сократится до половины шкалы U_>max. При этом частота переключений сегментов ЦАП оказывается примерно в 4 раза ниже опорной частоты, что способствует повышению точности ЦАП. Также понятно, что если выбирать отношение R/Q_>r <1/4, то рабочая область характеристики обратно пропорционально расширяется.

Как отмечалось выше, синтезаторы частоты, использующие МЧФД, будем назавать фазоцифровыми (Phase Digital Synthesizer – PDS). Пока что были рассмотрены идеализированные варианты схем, в которых ЦАП, не имел погрешностей, и поэтому помехи дробности в варианте PDS синтезатора отсутствовали, а в варианте PDS-DSM составляли пренебрежимо малую величину.

В реальности же, чтобы получить представление о спектральной чистоте сигнала синтезатора необходимо знать эти погрешности. Естественно, что наибольший вклад в деградацию спектра сигнала синтезатора с МЧФД в петле ФАПЧ вносят неточности старших разрядов ЦАП, а именно его KR-сегментов. Поэтому неточности R2R-секций из-за их значительно меньшего веса можно не учитывать. Влияние неточностей разрядов, когда их множество (например, 32), на спектр помех дробности рассчитать не просто, закономерность довольно сложная. Но некоторые зависимости известны. Например, когда неточности соседних разрядов, допустим, первого и второго, равны и противоположны по знаку, то уровень первой гармоники помехи уменьшается на 4,7 дБ по сравнению с неточностью одного разряда. В случае «противофазных» разрядов, к примеру 1 и 17, при равенстве их неточностей по величине и знаку помеха от них отсутствует.