Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường xuyên giao tiếp với những người khác bằng nhiều kiểu hệ thống thông tin liên lạc . Hệ thống thông tin liên lạc này có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như hệ thống thông tin liên lạc Vô tuyến, hệ thống viễn thông, Hệ thống liên lạc không dây , Hệ thống thông tin liên lạc quang học, v.v. Để tất cả các hệ thống truyền thông này hoạt động hiệu quả, chúng tôi yêu cầu một số hệ thống điều khiển như Vòng lặp khóa theo pha, Điều khiển hợp tác, Điều khiển nối mạng, v.v.

Vòng lặp bị khóa theo pha (PLL) là gì?

Vòng lặp khóa pha được sử dụng như một hệ thống điều khiển để điều khiển các hoạt động khác nhau trong nhiều hệ thống truyền thông, máy tính và nhiều ứng dụng điện tử . Nó được sử dụng để tạo ra một tín hiệu đầu ra có pha liên quan đến pha tín hiệu đầu vào.

Có nhiều loại PLL khác nhau như PLL tương tự hoặc tuyến tính, PLL kỹ thuật số, PLL phần mềm, PLL thần kinh và tất cả PLL kỹ thuật số.

Hoạt động vòng lặp bị khóa theo pha

Trong các hệ thống thông tin liên lạc, hoạt động PLL có thể được giải thích bằng cách xem xét hệ thống tương tự và kỹ thuật số .

Vòng lặp bị khóa pha tương tự trong hệ thống truyền thông

Về cơ bản PLL là một dạng của vòng lặp servo và một PLL cơ bản bao gồm ba phần tử chính, đó là bộ so sánh / phát hiện pha, bộ lọc vòng lặp và bộ dao động điều khiển điện áp .

Vòng bị khóa theo pha

Khái niệm chính đằng sau hoạt động PPL là so sánh các pha của hai tín hiệu (nói chung là các pha tín hiệu đầu vào và đầu ra được so sánh). Do đó, độ lệch pha giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra có thể được sử dụng để điều khiển tần số vòng lặp. Mặc dù phân tích toán học rất phức tạp, nhưng hoạt động của PLL rất đơn giản.

Trong nhiều hệ thống truyền thông, PLL được sử dụng cho các mục đích khác nhau:

Để theo dõi giai đoạn hoặc điều chế tần số , nó được sử dụng như Demodulator.
Để theo dõi hoặc đồng bộ hóa hai tín hiệu với các tần số khác nhau.
Để loại bỏ tiếng ồn lớn từ các tín hiệu nhỏ.

Hình dưới đây cho thấy PLL cơ bản bao gồm Bộ dò pha, Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO), Bộ lọc vòng.

Bộ dao động điều khiển bằng điện áp của PLL tạo ra tín hiệu và tín hiệu này từ VCO được đưa đến bộ tách sóng. Bộ tách sóng pha so sánh tín hiệu này với tín hiệu tham chiếu và do đó, tạo ra điện áp lỗi hoặc điện áp chênh lệch. Tín hiệu lỗi này của bộ tách sóng pha được đưa đến bộ lọc thông thấp để loại bỏ các phần tử tần số cao của tín hiệu - nếu có, và để điều chỉnh nhiều thuộc tính của vòng lặp. Sau đó, đầu ra của bộ lọc vòng được đưa vào để cung cấp điện áp điều chỉnh cho cực điều khiển của bộ dao động điều khiển bằng điện áp.

Sự thay đổi trong điện áp điều chỉnh này được cảm nhận để giảm độ lệch pha giữa hai tín hiệu (đầu vào và đầu ra) và do đó, tần số giữa chúng. Ban đầu PLL không khóa và điện áp lỗi kéo tần số VCO về phía tham chiếu cho đến khi lỗi không thể giảm được nữa và sau đó vòng lặp bị khóa.

Sai số thực tế giữa hai tín hiệu (đầu vào và đầu ra) được giảm xuống mức rất nhỏ sử dụng bộ khuếch đại ở giữa bộ dao động điều khiển bằng điện áp và bộ tách sóng pha. Nếu PLL bị khóa, thì điện áp lỗi trạng thái ổn định sẽ được tạo ra. Điện áp lỗi trạng thái ổn định này thể hiện rằng không có sự thay đổi lệch pha giữa tín hiệu tham chiếu và VCO. Như vậy, chúng ta có thể nói rằng tần số của hai tín hiệu (tín hiệu đầu vào và đầu ra) là hoàn toàn giống nhau.

Vòng lặp bị khóa pha kỹ thuật số trong hệ thống truyền thông

Nói chung, PLL tương tự bao gồm bộ dò pha tương tự, bộ dao động điều khiển bằng điện áp và bộ lọc thông thấp. Tương tự, vòng lặp khóa pha kỹ thuật số bao gồm bộ dò pha kỹ thuật số, thanh ghi dịch chuyển nối tiếp , một tín hiệu đồng hồ cục bộ ổn định.

Vòng lặp bị khóa pha kỹ thuật số

Các mẫu đầu vào kỹ thuật số được trích xuất từ tín hiệu nhận được và các mẫu này được nhận bởi thanh ghi dịch chuyển nối tiếp, được điều khiển bởi các xung đồng hồ được cung cấp từ tín hiệu đồng hồ cục bộ. Mạch điều chỉnh pha lấy xung nhịp cục bộ được sử dụng để tái tạo tín hiệu đồng hồ ổn định cùng pha với tín hiệu nhận được bằng cách điều chỉnh pha chậm để khớp với pha tín hiệu nhận được.

Việc điều chỉnh này có thể được thực hiện dựa trên một mẫu tốc độ cao của mỗi bit sử dụng logic hiệu chỉnh. Mẫu tín hiệu nhận được bằng cách lấy mẫu tín hiệu nhận được ở tốc độ đồng hồ cục bộ được đặt trong thanh ghi dịch chuyển.

Điều chỉnh pha cần thiết có thể được phát hiện bằng cách quan sát tập hợp các mẫu của tín hiệu nhận được. Hai đồng hồ được cho là cùng pha nếu và chỉ khi tâm của bit nhận được nằm ở tâm của thanh ghi dịch chuyển. Bộ điều chỉnh pha được thiết kế để bù nếu đồng hồ tái tạo bị trễ hoặc dẫn tín hiệu tham chiếu.

Áp dụng vòng lặp đã khóa theo pha

PLL thường được sử dụng cho mục đích đồng bộ hóa và đồng bộ hóa bit, đồng bộ hóa ký hiệu, giải điều chế mạch lạc và mở rộng ngưỡng trong giao tiếp không gian.
Các tín hiệu được điều chế tần số có thể được giải điều chế bằng PLL.
Tần số mới là bội số của tần số tham chiếu trong máy phát liên lạc vô tuyến , và tổng hợp bằng cách duy trì sự ổn định của tần số tham chiếu với tần số mới có thể đạt được bằng PLL.
Có rất nhiều ứng dụng cho PLL trong nhiều hệ thống truyền thông, máy tính và nhiều mạch điện .
Ứng dụng dưới đây của PLL mô tả việc sử dụng PLL làm điện áp để bộ biến tần .

Bộ chuyển đổi điện áp sang tần số (VFC) Sử dụng PLL

Trong hệ thống thông tin liên lạc, yêu cầu gửi tín hiệu (ở đây là tín hiệu tương tự) đến một khoảng cách xa với độ chính xác đầy đủ. Với mục đích này, bộ chuyển đổi điện áp sang tần số được sử dụng, vì nó dễ dàng gửi tín hiệu tần số mà không gây ra bất kỳ nhiễu nào trên một khoảng cách xa bằng cách sử dụng bộ cách ly quang, đường dây đồng trục hoặc xoắn đôi, liên kết vô tuyến, liên kết sợi quang .

Có hai loại bộ chuyển đổi điện áp thành tần số cụ thể là loại multivibrator VFC và loại cân bằng cước VFC.

Multivibrator Loại VFC

Multivibrator VFC

Trong loại VFC multivibrator, tụ điện được sạc và xả bằng cách sử dụng dòng điện thu được từ điện áp đầu vào. Đầu vào tham chiếu ổn định được đưa ra để đặt ngưỡng chuyển đổi và tần số đầu ra tỷ lệ với điện áp đầu vào và có tỷ lệ dấu-không gian thống nhất.

Số dư phí loại VFC

Số dư phí VFC

Cân bằng điện tích VFC bao gồm Bộ tích hợp, Bộ so sánh và Nguồn sạc chính xác. Bất cứ khi nào đầu vào được cung cấp cho bộ tích hợp, nó sẽ bị tính phí và nếu đầu ra của bộ tích hợp này đạt đến ngưỡng bộ so sánh, thì nguồn phí được kích hoạt và tính phí cố định bị xóa khỏi trình tích hợp. Tỷ lệ phí loại bỏ phải bằng với tỷ lệ phí cung cấp sao cho tần số kích hoạt nguồn phí và đầu vào cho bộ tích hợp sẽ tỷ lệ với nhau.

Do đó, bài viết này mô tả ngắn gọn về hệ thống vòng lặp bị khóa pha trong hệ thống thông tin liên lạc. Hơn nữa, bài viết này có thể được mở rộng về mặt kỹ thuật dựa trên các đề xuất và truy vấn của bạn. Do đó, bạn có thể liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ kỹ thuật bằng cách đăng nhận xét của bạn bên dưới.