Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 86

Другая особенность схемы заключается в том, что уровень поискового напряжения не фиксируется. После захвата частоты напряжение поиска пропадает, и функция удержания найденной частоты полностью переходит к фазовому детектору. Это значит, что в режиме удержания используется вся протяжённость характеристики фазового детектора. Крутизна же её при удалении от центра может быть значительно пониженной (например, при синусоидальной её форме), из-за чего необходимо вводить дополнительный запас устойчивости ФАПЧ, учитывающий изменения этой крутизны, что приводит к ухудшению динамики системы.

Более основательный анализ этой схемы выполнен в работе [11], а в работе [12] описана практическая ее реализация в одной из разработок синтезатора частоты.

4.7.2. Цифроаналоговая схема поиска

Схема поиска, совместно с петлёй ФАПЧ, показана на рисунке 4.10.

Рис.4.10. Цифроаналоговая схема поиска

В неё входят частотный различитель (ЧР), реверсивный счётчик (РС) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Частотный различитель вырабатывает знак рассогласования между опорной Fr и сигнальной (подстраиваемой) Fc частотами, и этот знак в виде логического уровня 0 или 1 передаётся на реверсивный счётчик, задавая ему направление счёта. Счётчик тактируется импульсами опорной частоты Fr. Цифровой код с выхода счётчика преобразовывается в ЦАП в его аналоговый эквивалент – напряжение, суммируемое с напряжением фазового детектора (ФД), и суммарный сигнал через фильтр нижних частот (ФНЧ) и усилитель постоянного тока (УПТ) поступает к генератору, управляемому напряжением (ГУН). В качестве частотного различителя ЧР может использоваться цифровая часть ЧФД (без схемы накачки заряда). Пояснения к блокам РС и ЦАП не требуются, их устройства хорошо известны.

Данную схему поиска можно считать «умной», поскольку при отсутствии синхронизма в петле ФАПЧ она продвигает частоту ГУН в правильном направлении, приближая её к области захвата. После установления синхронизма напряжение поиска не исчезает, и его уровень фиксируется. Благодаря этому, когда после захвата частоты функция управления частотой переходит к фазовому детектору, он работает в середине его характеристики, где её линейность наиболее высока. Чем больше отношение полосы удержания к полосе захвата, тем ближе к центру рабочая точка на характеристике ФД. Также, благодаря фиксации уровня поиска, полосу удержания частоты в фазовом канале (суть коэффициент усиления ФД), можно выбирать независимо (в сторону уменьшения) от диапазона перестройки ГУН. Полоса удержания может быть значительно меньшей этого диапазона, что позволяет оптимизировать параметры системы ФАПЧ. Легко управлять скоростью поиска путём выбора коэффициента деления входных частот, опорной и сигнальной, а также изменением разрядности реверсивного счётчика (РС). С примером практического использования такой схемы можно ознакомиться, из статьи [13].