Исследование петли ФАПЧ цифрового синтезатора частот (Лабораторная работа № 2)

Федеральное агентство по образованию РФ

Рязанский государственный радиотехнический университет

Кафедра РТУ

Цифровые радиопередающие устройства

Лабораторная работа №2

“Исследование петли ФАПЧ цифрового синтезатора частот ”

Выполнили: студенты группы 815

Горский С.В.

Захарьящев А.М.

Калинчева К.О.

Харин А.В.

Проверил:

Васильев Е.В.

Рязань 2012

Выполнение работы.

1. Пронаблюдать окончание переходного процесса:

Отсчеты опорного колебания и колебаний ГУН во время переходного процесса:

Отсчеты опорного колебания и колебаний ГУН в установившемся режиме:

Из графиков видно, что для установившегося режима характерна постоянная разность фаз между опорным колебанием и колебаниями, вырабатываемыми ГУН-ом. Во время переходного процесса разность фаз изменяется.

2. Зависимость управляющего напряжения ГУН от начальной расстройки ГУН относительно частоты опорного колебания 100 кГц представлена в следующей таблице:

Расстойка частоты, кГц	Установившееся управляющее напряжение, В
0	0
1	-0,083
2	-0,178
3	-0,25
4	-0,356
5	-0,444
6	-0,578
7	срыв

При частоте 107 кГц происходит срыв синхронизации, отсутствует установившееся напряжение управления:

При добавлении в схему пропорционально-интегрирующего фильтра получаем следующие результаты:

Расстойка частоты, кГц	Установившееся управляющее напряжение, В
0	0
1	-0,133
2	-0,208
3	-0,267
4	-0,336
5	-0,444
6	-0,533
7	-0,622
8	-0,667
9	Срыв

Срыв синхронизации происходит на частоте 109 кГц:

По приведенным ранее таблицам построим графики:

Из приведенных ранее данных видно, что при добавлении в схему петлевого пропорционально-интегрирующего фильтра полоса синхронизации петли ФАПЧ увеличивается.

3. Теперь исследуем работу петли ФАПЧ в режиме умножения частоты.

На графике наблюдаем совпадение сигналов d(f₀) и d(1/10):

Зависимость управляющего напряжения ГУН от начальной расстройки ГУН относительно умноженной частоты опорного колебания 100 кГц *10 = 1 МГц представлена в следующей таблице:

Расстойка частоты, кГц	Установившееся управляющее напряжение, В
0	0
10	-0,1
20	-0,167
30	-0,267
40	-0,333
50	-0,444
60	-0,533
70	-0,578
80	-0,667
90	срыв

Срыв синхронизации произошел на частоте 1090 кГц:

Построим график зависимости напряжения управления от расстройки частоты:

На графике наблюдаем совпадение сигналов d(f₀) и d(1/6):

Зависимость управляющего напряжения ГУН от начальной расстройки ГУН относительно умноженной частоты опорного колебания 100 кГц * 6 = 600 кГц представлена в

следующей таблице:

Расстойка частоты, кГц	Установившееся управляющее напряжение, В
0	0
5	-0,033
10	-0,133
15	-0,208
20	-0,267
25	-0,356
30	-0,444
35	-0,489
40	-0,578
45	-0,622
50	-0,667
55	срыв

Срыв синхронизации произошел на частоте 655 кГц:

Построим график зависимости напряжения управления от расстройки частоты:

4. Теперь исследуем полосы захвата и удержания петли ФАПЧ.

В ходе проведенных экспериментов были получены следующие значения:

            верхняя граница полосы удержания – f_уд.в = 15,5 кГц;

            нижняя граница полосы удержания – f_уд.н = -16,5 кГц;

            верхняя граница полосы захвата – f_зах.в = 3,5 кГц;

            нижняя граница полосы захвата – f_зах.н = -6,5 кГц.

Таким образом, получаем, что ширина полосы удержания составляет 32 кГц, а ширина полосы захвата петли ФАПЧ – 10 кГц.

Выводы.

Петля фазовой автоподстройки частоты позволяет стабилизировать частоту колебаний, сравнивания их с частотой некоторого опорного колебания. При этом возможна стабилизация не только частоты, равной частоте опорного генератора, но и других частот. Для этого напряжение стабилизируемой частоты перед подачей его на фазовый детектор пропускается через делитель или умножитель частоты – при помощи этого частота его приводится к частоте опорного генератора. Также стоит отметить, что при увеличении стабилизируемой частоты, во столько же увеличивается и полоса частот, в которой возможна стабилизация частоты.

Петля ФАПЧ обладает таким характеристиками, как полоса удержания и полоса захвата. В ходе выполнения работы было установлено, что ширина полосы удержания в несколько раз больше полосы захвата петли ФАПЧ.