Рисунок 1.3 – ИФД, выполненный по схеме с запоминанием знака
и поддержанием заряда
Следует отметить, что второй интегратор (если он не
скорректирован) вносит дополнительный фазовый сдвиг равный , вследствие чего система ФАПЧ
подходит к границе устойчивости. По этой причине АЧХ и ФЧХ системы должны быть
скорректированы таким образом, чтобы на частоте единичного усиления (среза)
имелся некоторый запас по фазовому сдвигу. Причём, одним из вопросов,
рассматриваемых в работе, и является определение оптимального запаса по
фазовому сдвигу.
Работа ИФД иллюстрируется временными диаграммами, приведёнными на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 – Временные диаграммы, иллюстрирующие работу ИФД
Поскольку время срабатывания триггеров ИФД конечно и составляет единицы
наносекунд (для логики ЭСЛ – 4 нс), то в режиме синхронизма между одноимёнными
перепадами импульсов опорного колебания и приведённого колебания ГУН появляется
временное рассогласование . Сама величина
как раз и определяется временем
срабатывания триггеров. Элемент задержки в схеме сброса необходим для
устранения ошибок в работе ИФД, которые заключаются в возникновении так
называемого эффекта «проскальзывания» в окрестности точки сшивания двух
пилообразных характеристик дискриминатора, то есть в области нулевых фазовых
расстроек. В однокристальных синтезаторах данный элемент задержки на переключение
триггеров может быть как программируемым (время задержки задаётся от 1,5 до 6
нс), так и иметь фиксированную задержку порядка 4 нс [1].
В результате наличия временного рассогласования ,
на выходе ИФД присутствует некоторая фазовая ошибка:
(1.1)
где – период сравнения в петле ФАПЧ.
Иными словами, дискриминатор не способен различить фазовые сдвиги входных
сигналов меньшие, чем . Это проявляется наличием
зоны нечувствительности (Dead Zone) [1], [2] на дискриминационной характеристике (рисунок
1.5).
Рисунок 1.5 – Зона нечувствительности на характеристике ИФД
Так, если частота сравнения в петле ФАПЧ (стандарт
GSM), то
не превысит
. Другими
словами, в данной системе ФАПЧ наблюдается квазиастатизм по фазе, в то время
как в системе ФАПЧ с ИФД типа выборка-запоминание или схемы «исключающее ИЛИ»,
фазовая ошибка есть функция начальной расстройки ГУНа и изменяется по
диапазону. Разумеется, утверждение о квазиастатизме справедливо «в среднем», то
есть статистически. Кроме того, при увеличении частоты сравнения в кольце,
например, до 10 МГц, фазовая ошибка, при прочих равных условиях, также увеличится
и составит
.
По этой причине ЦСЧ с подобными ИФД называют квазиастатическими. Как было отмечено выше, астатизм по фазе (А2) появляется за счёт включения дополнительного интегратора. ИФД в паре с изодромным звеном выполняет эту роль тем точнее, чем ниже частота сравнения в петле ФАПЧ.
На элементы систем автоматической стабилизации параметров процессов, т.е. в данном случае частоты и фазы генерируемого колебания, воздействуют различного рода возмущающие факторы (аномальные возмущения). Шумы и различного рода дрейфы появляются на выходах координаторов, дискриминаторов и датчиков параметров процессов [4]. Сами задающие воздействия могут иметь флюктуационную составляющую. Управляемый генератор, входящий в контур стабилизации частоты, имеет флюктуации параметров колебания, обусловленных естественными и техническими шумами [5], а также воздействием на него электромагнитного поля [6]. Однако, если величина управляющего воздействия достаточно велика и закон управления адекватен всем возмущающим факторам, система сохраняет работоспособность, обеспечивая некоторую ошибку стабилизации [7].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.