Các vòng lặp khóa pha là một trong những khối cơ bản trong hệ thống điện tử hiện đại. Nó thường được sử dụng trong đa phương tiện, truyền thông và trong nhiều ứng dụng khác. Có hai loại PLL khác nhau - tuyến tính và phi tuyến tính. Phi tuyến rất khó và phức tạp để thiết kế trong thế giới thực, nhưng lý thuyết điều khiển tuyến tính được mô hình hóa tốt trong PLL tương tự. PLL đã chứng minh rằng một mô hình tuyến tính là đủ cho hầu hết các ứng dụng điện tử.

Vòng lặp bị khóa theo pha là gì?

Vòng khóa pha bao gồm bộ tách pha và bộ dao động điều khiển bằng điện áp. Đầu ra của bộ tách sóng pha là đầu vào của bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) và đầu ra của VCO được kết nối với một trong các đầu vào của bộ tách sóng pha được hiển thị bên dưới trong sơ đồ khối cơ bản. Khi hai thiết bị này được cấp dữ liệu cho nhau, các dạng vòng lặp.

SƠ ĐỒ CƠ BẢN CỦA LOOP BỊ KHÓA GIAI ĐOẠN

Sơ đồ khối và nguyên lý làm việc của PLL

Vòng lặp khóa pha bao gồm một bộ dò pha, bộ dao động điều khiển điện áp và ở giữa chúng, một bộ lọc thông thấp được cố định. Tín hiệu đầu vào ‘Vi’ với tần số đầu vào ‘Fi’ được thừa nhận bởi bộ dò pha. Về cơ bản bộ dò pha là một người so sánh so sánh tần số đầu vào fi thông qua tần số phản hồi fo. Đầu ra của bộ tách sóng pha là (fi + fo) là điện áp một chiều. Việc ra khỏi bộ dò pha, tức là, điện áp DC được đưa vào bộ lọc thông thấp (LPF), nó loại bỏ nhiễu tần số cao và tạo ra mức DC ổn định, tức là Fi-Fo. Vf cũng là một đặc tính động của PLL.

Sơ đồ khối PLL

Đầu ra của bộ lọc thông thấp, tức là mức DC được chuyển đến VCO. Tín hiệu đầu vào tỷ lệ thuận với tần số đầu ra của VCO (fo). Các tần số đầu vào và đầu ra được so sánh và điều chỉnh thông qua vòng phản hồi cho đến khi tần số đầu ra bằng tần số đầu vào. Do đó, PLL hoạt động như chạy tự do, chụp và khóa pha.

Khi không có điện áp đầu vào được áp dụng, thì nó được cho là giai đoạn chạy tự do. Ngay khi tần số đầu vào được áp dụng cho VOC thay đổi và tạo ra tần số đầu ra để so sánh, nó được gọi là giai đoạn bắt. Hình dưới đây cho thấy sơ đồ khối của PLL.

Máy dò vòng lặp bị khóa theo pha

Bộ dò vòng khóa pha so sánh tần số đầu vào và tần số đầu ra của VCO để tạo ra điện áp một chiều tỷ lệ thuận với độ phân biệt pha của hai tần số. Các tín hiệu tương tự và kỹ thuật số được sử dụng trong vòng lặp khóa pha. Hầu hết các PLL nguyên khối mạch tích hợp sử dụng bộ tách sóng pha tương tự và phần lớn các bộ dò pha là loại kỹ thuật số. Mạch hỗn hợp cân bằng kép được sử dụng phổ biến trong các máy dò pha tương tự. Một số máy dò pha phổ biến được đưa ra dưới đây:

Máy dò pha HOẶC độc quyền

Một bộ dò pha OR độc quyền là loại CMOS IC 4070. Các tần số đầu vào và đầu ra được áp dụng cho bộ tách sóng EX OR. Để có được kết quả đầu ra cao, ít nhất một đầu vào phải thấp và các điều kiện khác của đầu ra thấp được thể hiện trong bảng chân lý dưới đây. Chúng ta hãy xem xét dạng sóng, tần số đầu vào và đầu ra, tức là fi và fo có độ lệch pha là 0 độ. Khi đó điện áp đầu ra DC của bộ so sánh sẽ là một hàm của độ lệch pha giữa hai đầu vào.

là	fo	Vdc
Thấp	Thấp	Thấp
Thấp	cao	cao
cao	Thấp	cao
Cao	Cao	Thấp

Các hàm của độ lệch pha giữa fi và fo được thể hiện trong đồ thị của điện áp đầu ra DC. Nếu bộ dò pha là 180 độ, thì điện áp đầu ra là cực đại. Nếu cả tần số đầu vào và đầu ra đều là sóng vuông thì loại máy dò pha được sử dụng.

Máy dò pha HOẶC độc quyền

Máy dò pha kích hoạt cạnh

Bộ dò pha kích hoạt cạnh được sử dụng khi tần số đầu vào và đầu ra ở dạng sóng xung, có chu kỳ làm việc nhỏ hơn 50%. Flip flop R-S được sử dụng cho bộ tách pha, được thể hiện trong hình bên dưới. Đến từ R-S dep Lê , hai cổng NOR được ghép chéo. Đầu ra của bộ tách sóng pha có thể thay đổi trạng thái logic của nó bằng cách kích hoạt flip flop R-S. Cạnh dương của tần số đầu vào và đầu ra có thể thay đổi đầu ra của bộ tách sóng.

Máy dò pha kích hoạt cạnh

Máy dò pha nguyên khối

Bộ tách sóng pha nguyên khối là loại CMOS, tức là IC 4044. Nó được bù rất cao từ độ nhạy sóng hài và các vấn đề về chu kỳ nhiệm vụ bị loại bỏ vì mạch chỉ có thể đáp ứng với sự chuyển đổi của tín hiệu đầu vào. Trong các ứng dụng quan trọng, nó là máy dò pha gây sốt nhất. Các biến thể độc lập của biên độ không bị lỗi pha, lỗi điện áp đầu ra và chu kỳ làm việc của các dạng sóng đầu vào.

“ví dụ dự án capstone kỹ thuật điện ”

Các ứng dụng của Vòng lặp được khóa theo pha

Mạng giải điều chế FM cho các hoạt động FM
Nó được sử dụng trong điều khiển tốc độ động cơ và bộ lọc theo dõi.
Nó được sử dụng trong giải mã dịch chuyển tần số cho các tần số sóng mang giải điều chế.
Nó được sử dụng trong thời gian để chuyển đổi kỹ thuật số.
Nó được sử dụng để giảm rung, triệt tiêu lệch, khôi phục đồng hồ.

Đây là tất cả về nguyên tắc hoạt động và làm việc của vòng lặp khóa pha cũng như các ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng những thông tin được đưa ra trong bài viết là hữu ích cho bạn để biết một số điều về dự án và hiểu nó. Hơn nữa, nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến bài viết này và dự án điện và điện tử bạn có thể bình luận trong phần dưới đây. Đây là một câu hỏi cho bạn, cách tốt nhất để mô phỏng PLL cho ổn định là gì?

Tín ảnh: