Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 66

Суть двухкаскадного ИФД состоит в следующем. В первом его каскаде, где действуют короткие импульсы выборки, используются диоды с не очень высокими ключевыми свойствами, но зато как можно с большим быстродействием. Ёмкость С1 на выходе выбирается достаточно малой по причине, описанной выше. Второй каскад построен по той же схеме, и его аналоговый вход через элемент развязки, например эмиттерный повторитель, подключен к ёмкости С1. Каскад работает от более широких импульсов, благодаря чему требования к быстродействию диодов снижаются, и за счёт этого можно обеспечить высокое отношение их проводимостей в открытом и закрытом состояниях. Ёмкость С2 на выходе берётся значительно большей чем C1. Широкие импульсы во втором каскаде сдвинуты по времени на величину длительности узких импульсов в первом каскаде.

Работа такой схемы иллюстрируется рисунком 1.7, где на нумерованных диаграммах показано: 1 – напряжение на аналоговом входе первого каскада; 2 – узкие импульсы выборки в первом каскаде; 3 – напряжение на малой ёмкости C1 в первом каскаде с пульсациями за счёт подзаряда и разряда ёмкости (представлено упрощённо); 4 – более широкие импульсы выборки во втором каскаде, сдвинутые во времени относительно импульсов в первом каскаде на ширину узких импульсов; 5 – напряжение на большей ёмкости C2 второго каскада со значительно меньшими пульсациями, чем в первом каскаде.

Рис.1.7. К пояснению работы двухкаскадного ИФД

По окончании короткого импульса ёмкость С1 отключается от первого каскада, широким импульсом напряжение с неё переносится на ёмкость C2. В итоге «память» улучшается, уровень пульсаций снижается.

В данном случае рассматривалась схема с диодными ключами. С развитием полупроводниковой технологии появились специальные микросхемы управляемых ключей, упрощающие построение ИФД. Например, они не требуют использования трансформатора, ухудшающего динамику ИФД. Однако, приведенные выше общие соображения применимы также и к таким вариантам схем ИФД.

Недостаток обоих этих вариантов детектора состоит в возможности ложных захватов в системе ФАПЧ. Представим, для примера, что нужно умножить частоту F_>0 в M=3 раза, то есть получить f_>0=3F_>0. При благополучном решении этой задачи, то есть при захвате частоты ГУН на третьей гармонике опорной частоты, ИФД выдаёт постоянное управляющее напряжение. Но если частота ГУН окажется, к примеру, вблизи частоты 2,5 F_>0, то напряжение e (φ) на выходе ИФД примет вид, показанный на рисунке 1.8. Это прямоугольные импульсы (меандр) с частотой в 2 раза ниже опорной. После их фильтрации выделяется постоянная составляющая E (φ), которая, благодаря действию ФАПЧ, приведёт к ложному захвату частоты, равной f