Уроки радиоэлектроники: Радиоэлектроника начинающим. Уроки по радиоэлектронике — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Видео уроки радиоэлектроники — ИСКРА

Конструктор по электротехнике и электронике «Знаток».

Отечественный конструктор, прекрасно зарекомендовавший себя в образовании. Очень бюджетный вариант по стоимости.

Выпускается в нескольких вариантах: 180 схем, 320 схем, 999 схем.

Последний содержит хороший методический материал. Это:

сборник инструкций для сборки 1000 схем разной сложности,
книга уроков для 9-10 класса по электротехнике.

Предлагаем ознакомительное видео.

Расчёт сопротивления электрической цепи

Уроки радиоэлектроники от радиолюбителя Юрия

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)» data-video-id=»RbonTZjuMCo» data-set-video-id=»»>

Базовые логические элементы.» data-video-id=»7TEGOGepjvI» data-set-video-id=»»> Широтно-импульсная модуляция.» data-video-id=»3qmivxIzwyY» data-set-video-id=»»>

	Урок №1. Напряжение и ток. В чем разница?
	Урок №2. Сопротивление. Закон Ома. Резистор.
	Урок №3. Параллельное и последовательное подключение
	Урок №4. Переменное напряжение. Частота.
	Урок №5. Конденсатор.
	Урок №6. Конденсатор. Часть 2.
	Урок №7. Диод. Стабилитрон.
	Урок №8. Катушка индуктивности
	Урок №9. Выпрямитель. Диодный мост.
	Урок №10. Свободная энергия. Самозапитка???
	Урок №11. Электромагнетизм. Электромагнит. Электродвигатель.
	Урок №12. Транзистор.
	Урок №13. Мощность
	Урок №14. Трансформатор
	Урок №15. Как пользоваться тестером (мультиметром)
	Урок №16. Колебательный контур. Резонанс
	Урок №17. Транзистор. Часть вторая.
	Урок №18. Работа регулируемого блока питания.
	Урок №19. NPN и PNP биполярные транзисторы
	Урок №20 Чем цифровой сигнал отличается от аналогового?
	Урок №21. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
	Урок №22. Триггер.
	Урок №23. Полевой (MOSFET) транзистор.
	Урок №24. Операционный усилитель.
	Урок №25. EveryCircuit — Лучшая программа для эмуляции схем.
	Урок №26 «Ноль на фазу»
	Урок №27. Базовые логические элементы.
	Урок №28. Счетчик, дешифратор.
	Урок №29. Делитель напряжения.
	Урок №30. Реле.
	Урок №31. Тиристор, симистор, динистор.
	Урок №32. Самодельный усилитель мощности на микросхеме.
	Урок №33. Широтно-импульсная модуляция.

Поиск по сайту

Календарь

June 2023
M	T	W	T	F	S	S
« Aug
			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30

Авторизация

Войти с помощью:

Запомнить

Потеряли пароль?

Авторизация

Генерация пароля

Войдите со своими учетными данными

Забыли свои данные?

Радиоэлектроника, или как я начал её постигать / Хабр

Добрый день, уважаемое сообщество.

Меня все время удивляли люди, которые понимают в радиоэлектронике. Я всегда их считал своего рода шаманами: как можно разобраться в этом обилии элементов, дорожек и документации? Как можно только взглянуть на плату, пару раз «тыкнуть» осциллографом в только одному ему понятные места и со словами «а, понятно» взять паяльник в руки и воскресить, вроде как почившую любимую игрушку. Иначе как волшебством это не назовёшь.

Расцвет радиоэлектроники в нашей стране пришёлся на 80-е годы, когда ничего не было и все приходилось делать своими руками. С той поры прошло много лет. Сейчас у меня складывается впечатление, что вместе с поколением 70-х уходят и знания с умением. Мне не повезло: половину эпохи расцвета меня планировали родители, а вторую половину я провёл играя в кубики и прочие машинки. Когда в 12 лет я пошёл в кружок «Юный техник» — это были не самые благополучные времена, и ввиду обстоятельств через полгода пришлось с кружком «завязать», но мечта осталась.

По текущей деятельности я программист.

Я осознаю, что найти ошибку в большом коде ровно тоже самое, что найти «плохой» конденсатор на плате. Сказано — сделано. Так как по натуре я люблю учиться самостоятельно — пошёл искать литературу. Попыток начать было несколько, но каждый раз при начале чтения книг я упирался в то, что не мог разобраться в базовых вещах, например, «что есть напряжение и сила тока». Запросы к великому и ужасному Гуглу также давали шаблонные ответы, скопированные из учебников. Попробовал найти место в Москве, где можно поучиться этому мастерству — поиски не закончились результатом.

Итак, добро пожаловать в кружок начинающего радиолюбителя.

Я люблю учиться и узнавать что-то новое, но просто знания мне мало. В школе мне привили навык «теорему нельзя выучить — её можно только понять» и теперь я несу это правило по жизни. Окружающие, конечно, смотрят с недоумением, когда вместо того, чтобы взять готовые решения и сложить по-быстрому их воедино я начинаю изобретать свои велосипеды. Второй довод для написания статьи — это мысль «если ты понимаешь предмет — ты можешь его с лёгкостью объяснить другому». Ну что ж, попробую сам понять и другим объяснить.

Первая моя цель, прямо как по книгам — аналоговый радиоприёмник, а там пойдем и в цифру.

Сразу хочу предупредить — статья написана дилетантом в радиоэлектронике и физике и является скорее рассуждением. Все поправки буду рад выслушать в комментариях.

Итак, чем что такое напряжение, ток и прочее сопротивление? В большинстве случаев для понимания электрических процессов приводят аналогию с водой. Мы не будем отходить от этого правила, правда с небольшими отклонениями.
Представим трубу. Для контроля некоторых показателей мы включим в неё несколько счётчиков расхода воды, манометров для измерения давления, и элементы, которые мешают току воды.

В электрическом эквиваленте схема будет выглядеть примерно так:

Напряжение

Курс физики нам говорит, что напряжение — это разность потенциалов между двумя точками. Если перекладывать определение на нашу трубу с водой, то потенциал — это давление, т.

е. напряжение — это разница давлений между двумя точках. Этим и объясняется принцип его измерения вольтметром. Получается, что если попытаться измерить напряжение в двух соседних точках трубы, где нет никаких сопротивлений движению воды (отсутствуют краны и сужения, внутренним трением воды о стенки трубы мы пока пренебрежём) и давление не меняется — то разница давлений в этих двух точках будет равна нулю. Если же сопротивление присутствует, происходит снижение давления (в электрическом эквиваленте падение напряжения), то мы получим величину напряжения. Сумма напряжений на всех элементах равна напряжению на источнике. Т.е. если сложить показания всех вольтметров на нашей схеме, мы получим напряжение батареи.

Например, будем считать, что наша батарея даёт напряжение 5 вольт и резисторы имеют сопротивление 100 и 150 Ом. Тогда по закону Ома U=IR, или I=U/R, получаем, что по цепи течёт ток с силой I=5/250=20мА. Так как сила тока во всей цепи одинакова (пояснения чуть дальше), из того же закона Ома следует, что первый вольтметр покажет U=0,02*100=2В, а второй U=0,02*150=3В.

Сила тока

Из того же курса физики известно, что это количество заряда за единицу времени. В водяном эквиваленте — это сама вода, а её измеритель, амперметр — есть счётчик воды. Опять таки становится понятно, почему амперметр подключается в разрыв цепи. Если его подключить на место, например, вольтметра V1, то образуется новая цепь, из которой будет исключено сопротивление R1, а значит как минимум мы получим некорректные значения (что будет «как максимум»станет понятно чуть позже). Вернёмся к нашей водичке — подключение амперметра параллельно любому из элементов означает, что часть воды пойдёт по основной трубе, а другая часть пойдёт через счётчик — и как раз этот счётчик будет врать.

Ах, да, о цепи. В большинстве литературы что мне попадалось фраза о том, что батарейки являются лишь источником напряжения, и только сопротивления являются источником тока. Как же так? Как сопротивление может являться источником чего-то ещё, кроме как источником сопротивления (тепло пока не в счёт)? Все верно, если опираться на закон Ома I=U/R, однако сколько не прикладывай сопротивление, ток не появится, пока не будет источника напряжения и замкнутой цепи (ровно как если заткнуть справа нашу трубу пробкой что не делай — счётчики воды будут молчать)!

Сопротивление в цепи просто должно присутствовать, ведь если оно равно нулю — сила тока устремится в бесконечность. 2)Rt (формула действительна при постоянной силе тока и сопротивления).

Ещё одно важное замечание — при рассмотрении расчёта напряжения и силы тока я не нашёл уточнений, что в замкнутой цепи на всех участках сила тока будет одинаковой. Т.е. все счётчики будут крутиться с одной скоростью и показывать одни и те же значения. По сути, количество тока, который прошёл по цепи аналогичен количеству «воды», вышедшей из трубы.

Сопротивление

Пожалуй, самое простое явление для объяснения. Вернувшись к нашей трубе, сопротивление — это есть все возможные сужения и краны. Согласно тому, что мы разобрали выше — при повышении сопротивления уменьшается ток во всей цепи и понижает напряжение на концах сопротивления. Или снова в водяных реалиях — закрытие нашего крана на пол оборота вызовет уменьшение расхода воды на всех счётчиках и пропорциональное (в зависимости от сопротивления) снижение давления на манометрах.

Так куда же все падает и уменьшается? Вот здесь аналогия с водой неоднозначна, так как в случае с электричеством «излишки» превращаются в тепло и рассеиваются. 2)R.

Курить не круто!

Когда я ходил в кружок Юный техник более старшие товарищи проводили «эксперименты» с прикуриванием от электричества. Для этого они брали блок питания, подключали к нему резисторы малой мощности и повышали напряжение. Повышали до тех пор, пока он не раскалялся до красна, как автомобильный прикуриватель. После этого, практически через мгновение резистор «перегорал» и отправлялся в мусорное ведро.

С постоянным током все понятно, а переменный?

Переменный ток, как таковой в радиоэлектронике используется редко. Его как минимум делают постоянным и в большинстве случаев снижают. Видимо по этому в попадавшейся мне литературе про него практически не говорится.

В чем же его отличие? C обывательской точки зрения, в малом — направление тока в нем меняется. Здесь аналогия с трубой не совсем уместна, первое что приходит в голову — шейкер для коктейлей (жидкость при смешивании в нем гуляет туда-сюда). Нам в радиоэлектронике нужно знать, как идёт ток в нашей цепи, чтобы получить от него то, что мы хотим.

Следующее, с чем я пошёл разбираться — полупроводники. Дырки? Электроны? Ключевой режим? Каскады? Полевой транзистор, то тот, который нашли в поле? Пока ничего не понятно…

Программно-определяемый радиоприемник SDR » Electronics Notes

Программное обеспечение, разработанное радиоприемником, SDR использует программное обеспечение для выполнения многих основных функций приемника — с помощью программного обеспечения его легко перенастроить и использовать на многих платформах и для множества различных функций

Программно-определяемая радиостанция Включает:
Основы SDR Аппаратная архитектура SDR Как купить лучшую SDR

В последние годы технология радиосвязи с программируемыми параметрами значительно продвинулась вперед. Достижения в области аппаратного обеспечения означают, что затраты снизились, а производительность повысилась.

Это означает, что программно-определяемые радиомодули теперь используются во всем, начиная от высококлассного радиокоммуникационного оборудования и заканчивая простыми подключаемыми модулями USB, доступными по очень низкой цене.

Технология программно-определяемой радиосвязи, SDR, способна обеспечить некоторые существенные преимущества по сравнению с традиционными конструкциями радиосистем на основе аппаратного обеспечения. Используя возможности цифровой обработки, программно-определяемые радиостанции используются во многих различных приложениях в самых разных областях.

Базовая концепция SDR

Основная концепция программного радио SDR заключается в том, что радио может быть полностью настроено или определено программным обеспечением.

В идеальном мире входящий сигнал немедленно преобразуется в цифровой формат, а затем сигнал обрабатывается полностью в цифровом виде.

Наоборот, для передачи сигнал генерируется в цифровом виде и преобразуется в окончательный аналоговый сигнал на антенне.

Преимущество этого подхода заключается в том, что радиостанцию можно полностью перенастроить для нового приложения, просто изменив программное обеспечение. Обновления могут быть сделаны, чтобы идти в ногу с новыми форматами модуляции, новыми приложениями и т. д., просто обновив программное обеспечение.

Это также означает, что общую аппаратную платформу можно использовать для множества различных продуктов и приложений, тем самым снижая затраты при сохранении или улучшении производительности.

Пример программно-определяемой радиостанции, используемой в исследованиях и разработках

Приложения программно-определяемой радиосвязи

Концепция программного радио SDR применима во многих областях:

Мобильная связь: Программно определяемые радиостанции очень полезны в таких областях, как мобильная связь. При обновлении программного обеспечения можно вносить изменения в любые стандарты и даже добавлять новые формы сигналов только путем обновления программного обеспечения и без необходимости внесения изменений в аппаратное обеспечение. Это можно сделать даже дистанционно, что значительно сэкономит средства.
Исследования и разработки: Программно определяемое радио, SDR очень полезно во многих исследовательских проектах. Радиостанции могут быть сконфигурированы для обеспечения точных требований к приемнику и передатчику для любого приложения без необходимости полной аппаратной разработки с нуля.
Военные: Военные широко используют технологию программно-определяемой радиосвязи, позволяющую им повторно использовать оборудование и обновлять формы сигнала по мере необходимости.
Любительская радиосвязь: Радиолюбители очень успешно используют технологию программно определяемой радиосвязи, используя ее для повышения производительности и гибкости.
Другое: Существует очень много других приложений, которые могут использовать технологию SDR, позволяя точно адаптировать радиостанцию к требованиям с помощью настроек программного обеспечения.

Существует много возможностей для рассмотрения концепции программно определяемой радиосвязи, SDR. С течением времени и развитием технологий можно будет использовать эту концепцию в новых областях.

Это программно-определяемое радио является автономным, но программное обеспечение можно обновить, загрузив его с сайта производителя, чтобы улучшить функциональность

Программно-определяемое радиоопределение

Хотя это может показаться тривиальным упражнением, создание определения для программно-определяемого радио не так просто, как кажется. Также необходимо дать надежное определение по многим причинам, включая нормативные приложения, проблемы со стандартами, а также для обеспечения более быстрого развития технологии SDR.

Появилось много определений, которые могут охватывать определение программно определяемой радиостанции SDR. Сами SDR Forum определили два основных типа радио, содержащих программное обеспечение, следующим образом:

Радио, управляемое программным обеспечением: Радио, в котором некоторые или все функции физического уровня управляются программным обеспечением. Другими словами, этот тип радио использует только программное обеспечение для управления различными функциями, которые закреплены в радио.
Программно-определяемое радио: Радио, в котором некоторые или все функции физического уровня являются программно-определяемыми. Другими словами, программное обеспечение используется для определения характеристик радиостанции и того, что она делает. При изменении программного обеспечения радиостанции его производительность и функции могут измениться.

Еще одно определение, которое, по-видимому, охватывает суть программно-определяемой радиосвязи, SDR, заключается в том, что она имеет общую аппаратную платформу, на которой работает программное обеспечение для обеспечения функций, включая модуляцию и демодуляцию, фильтрацию (включая изменение полосы пропускания) и другие функции, такие как частота выбор и, при необходимости, скачкообразная перестройка частоты. Путем перенастройки смены ПО, то меняется производительность магнитолы.

Для достижения этой цели в технологии программно-определяемой радиосвязи используются программные модули, работающие на общей аппаратной платформе, состоящей из процессоров цифровой обработки сигналов (DSP), а также процессоров общего назначения для реализации функций радиосвязи для передачи и приема сигналов.

В идеальном мире исходил бы сигнал на конечной частоте и на правильном уровне, и аналогично для приема сигнал от антенны был бы непосредственно преобразован в цифры, и вся обработка выполнялась бы под управлением программного обеспечения. Таким образом, нет никаких ограничений, налагаемых аппаратным обеспечением. Чтобы достичь этого, цифро-аналоговое преобразование для передачи должно иметь относительно большую мощность, в зависимости от приложения, а также должно иметь очень низкий уровень шума для приема. В результате полное определение программного обеспечения обычно невозможно.

Программно определяемое радио SDRplay RSPdx

JTRS SDR

JTRS, Joint Tactical Radio System, представляет собой инициативу в области программно-определяемой радиосвязи, которая послужила важным импульсом для развития технологии программно-определяемой радиосвязи.

Предназначенный в первую очередь для военных приложений, JTRS был нацелен на улучшение взаимодействия между различными беспроводными сетями, полевыми радиостанциями и устройствами.

Инициатива JTRS включала как программное, так и аппаратное обеспечение, технологию SDR, позволяющую разрабатывать многорежимные, многодиапазонные и многофункциональные беспроводные устройства и сетевое оборудование. Цель использования технологии SDR заключалась в том, чтобы их можно было динамически реконфигурировать, улучшать и модернизировать с помощью обновлений программного обеспечения и реконфигурации оборудования.

JTRS был особенно привлекательным предложением, особенно для операций коалиционного типа, когда силы из разных стран могут действовать вместе. Радиостанции могут быть перенастроены, чтобы обеспечить связь между войсками из разных стран и т. д.

Преимущества и недостатки программно определяемых радиостанций

Как и у любой технологии, у программно-определяемой радиотехнологии есть свои преимущества и недостатки.

Преимущества технологии SDR

Можно достичь очень высокого уровня производительности.
Производительность можно изменить, обновив программное обеспечение (однако нельзя будет обновить атрибуты, зависящие от оборудования).
Возможна перенастройка радио через обновление программного обеспечения
Одну и ту же аппаратную платформу можно использовать для нескольких разных радиостанций.

Недостатки технологии SDR

Аналого-цифровые преобразователи ограничивают верхние частоты, которые могут использоваться цифровой секцией.
Для очень простых радиостанций базовая платформа может оказаться слишком дорогой.
Для разработки программно-определяемой радиостанции требуются навыки работы как с аппаратным, так и с программным обеспечением.

Программно-определяемые радиостанции используются все шире. По мере того, как вычислительная мощность становится дешевле в реализации, радиостанции на основе SDR все чаще используются для высокопроизводительных приложений, а также все чаще они переходят на радиостанции более низкого уровня.

Одним из основных преимуществ технологии SDR является то, что ее можно настроить так, чтобы она точно соответствовала требованиям пользователя — небольшие изменения в программном обеспечении могут сделать радиостанцию точно соответствующей требованиям. Кроме того, с программным обеспечением с открытым исходным кодом, таким как программное обеспечение GNU, его становится все проще реализовать.

Другие основные темы радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частоты Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы ВЧ-фильтры РЧ циркулятор Типы радиоприемников Суперхет радио Избирательность приемника Чувствительность приемника Приемник с сильным сигналом Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем радио. . .

Как это работает » Заметки по электронике

Контуры фазовой автоподстройки частоты, системы ФАПЧ являются ключевым структурным элементом ВЧ-схемы, но они часто кажутся окутанными тайной. Узнайте, как они работают.

Контур фазовой автоподстройки частоты, PLL Tutorial / Primer Включает:
Контур фазовой автоподстройки частоты, основы PLL Фазовый детектор Генератор, управляемый напряжением PLL, VCO петлевой фильтр PLL

Контур фазовой автоподстройки частоты или PLL является особенно полезным схемным блоком, который широко используется в радиочастотных или беспроводных приложениях.

Ввиду своей полезности контур фазовой автоподстройки частоты или PLL используется во многих беспроводных, радио и электронных устройствах общего назначения, от мобильных телефонов до широковещательных радиостанций, от телевизоров до маршрутизаторов Wi-Fi, от раций до профессиональных систем связи и многих других. .

Контур фазовой автоподстройки частоты, приложения ФАПЧ

Контур фазовой автоподстройки частоты принимает сигнал, по которому он синхронизируется, и может затем выводить этот сигнал из своего собственного внутреннего ГУН. На первый взгляд это может показаться не очень полезным, но приложив немного изобретательности, можно разработать большое количество приложений с фазовой автоподстройкой частоты.

Некоторые приложения фазовой автоподстройки частоты включают:

ЧМ-демодуляция: Одним из основных приложений фазовой автоподстройки частоты является демодулятор ЧМ. Поскольку чипы PLL сейчас относительно дешевы, эти приложения PLL позволяют демодулировать высококачественный звук из FM-сигнала.
AM-демодуляция: Контуры фазовой автоподстройки частоты могут использоваться при синхронной демодуляции амплитудно-модулированных сигналов. Используя этот подход, PLL захватывает несущую, чтобы можно было сгенерировать ссылку в приемнике. Поскольку это точно соответствует частоте несущей, его можно микшировать с входящим сигналом для синхронной демодуляции AM.
Косвенные синтезаторы частоты: Использование в синтезаторе частоты является одним из наиболее важных применений контура фазовой автоподстройки частоты. Хотя прямой цифровой синтез также используется, непрямой синтез частоты представляет собой одно из основных применений контура фазовой автоподстройки частоты.
Восстановление сигнала: Тот факт, что контур фазовой автоподстройки частоты может синхронизироваться с сигналом, позволяет ему обеспечивать чистый сигнал и запоминать частоту сигнала в случае кратковременного прерывания. Это приложение фазовой автоподстройки частоты используется в ряде областей, где сигналы могут прерываться на короткие периоды времени, например, при использовании импульсных передач.
Распределение синхронизации: Еще одним применением контура фазовой автоподстройки частоты является распределение точно синхронизированных тактовых импульсов в цифровых логических схемах и системах, например, в микропроцессорной системе.

Основные понятия контура фазовой автоподстройки частоты — фаза

Ключом к работе контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) является разность фаз между двумя сигналами и возможность ее обнаружения. Информация об ошибке в фазе или разнице фаз между двумя сигналами затем используется для управления частотой контура.

Чтобы лучше понять концепцию фазы и разности фаз, можно визуализировать две формы волны, обычно видимые как синусоидальные волны, как они могут выглядеть на осциллографе. Если триггер сработает одновременно для обоих сигналов, они появятся в разных точках экрана.

Линейный участок также может быть представлен в виде круга. Начало цикла можно представить как определенную точку на окружности, и с течением времени точка на волновой форме перемещается по окружности. Таким образом, полный цикл эквивалентен 360° или 2π радианам. Мгновенное положение на круге представляет собой фазу в данный момент относительно начала цикла.

Фазовый угол точек на синусоиде

Концепция разности фаз развивает эту концепцию немного дальше. Хотя два сигнала, которые мы рассмотрели ранее, имеют одинаковую частоту, пики и впадины не возникают в одном и том же месте.

Говорят, что между двумя сигналами существует разность фаз. Эта разность фаз измеряется как угол между ними. Видно, что это угол между одной и той же точкой на двух сигналах. В этом случае была взята точка пересечения нуля, но будет достаточно любой точки при условии, что она одинакова на обоих.

Эта разность фаз также может быть представлена в виде круга, поскольку два сигнала будут находиться в разных точках цикла в результате их разности фаз. Разность фаз измеряется как угол: это угол между двумя линиями от центра круга до точки, где представлена форма сигнала.

Разность фаз между сигналами

Когда два сигнала имеют разные частоты, обнаруживается, что разность фаз между двумя сигналами всегда меняется. Причина этого в том, что время для каждого цикла разное и соответственно они движутся по кругу с разной скоростью.

Из этого можно сделать вывод, что определение двух сигналов, имеющих точно одинаковую частоту, состоит в том, что разность фаз между ними постоянна. Между двумя сигналами может быть разность фаз. Это означает только то, что они не достигают одной и той же точки на осциллограмме в одно и то же время. Если разность фаз фиксированная, это означает, что один сигнал отстает или опережает другой на одинаковую величину, т. е. они находятся на одной частоте.

Основы фазовой автоподстройки частоты

Контур фазовой автоподстройки частоты, PLL, в основном представляет собой контур сервопривода. Хотя PLL выполняет свои действия с радиочастотным сигналом, все основные критерии стабильности контура и другие параметры одинаковы. Таким образом, к контуру фазовой автоподстройки частоты можно применить ту же теорию, что и к контурам сервопривода.

Базовая схема базовой схемы фазовой автоподстройки частоты

Базовая схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) состоит из трех основных элементов:

Фазовый компаратор/детектор: Как следует из названия, этот блок схемы в системе ФАПЧ сравнивает фазы двух сигналов и генерирует напряжение в соответствии с разностью фаз между двумя сигналами. Эта схема может принимать различные формы. . . . . Подробнее о фазовом детекторе .
Генератор, управляемый напряжением, VCO: Генератор, управляемый напряжением, представляет собой блок схемы, который генерирует радиочастотный сигнал, который обычно рассматривается как выход контура. Его частотой можно управлять в рабочей полосе частот, необходимой для контура. . . . . Узнайте больше об управляемом напряжением генераторе , VCO.
Фильтр контура: Этот фильтр используется для фильтрации выходного сигнала фазового компаратора в контуре фазовой автоподстройки частоты PLL. Он используется для удаления любых составляющих сигналов, фаза которых сравнивается, с линии ГУН, т. е. опорного и входного ГУН. Он также определяет многие характеристики петли, включая стабильность петли, скорость блокировки и т. д. . . . . Узнайте больше о контурном фильтре PLL.

Работа контура фазовой автоподстройки частоты

Основная концепция работы PLL относительно проста, хотя математический анализ и многие элементы ее работы довольно сложны

На схеме базовой схемы фазовой автоподстройки частоты показаны три основных элемента ФАПЧ: фазовый детектор, генератор, управляемый напряжением, и контурный фильтр.

В базовой системе PLL опорный сигнал и сигнал от генератора, управляемого напряжением, подключаются к двум входным портам фазового детектора. Выходной сигнал фазового детектора передается на контурный фильтр, а затем отфильтрованный сигнал подается на генератор, управляемый напряжением.

Диаграмма фазовой автоподстройки частоты, показывающая напряжения

Генератор, управляемый напряжением, ГУН, в составе ФАПЧ генерирует сигнал, который поступает на фазовый детектор. Здесь сравниваются фазы сигналов от ГУН и входящего опорного сигнала, и получается результирующая разность или напряжение ошибки. Это соответствует разнице фаз между двумя сигналами.

Сигнал ошибки от фазового детектора проходит через фильтр нижних частот, который управляет многими свойствами контура и удаляет любые высокочастотные элементы в сигнале. После прохождения через фильтр сигнал ошибки подается на клемму управления ГУН в качестве напряжения его настройки. Смысл любого изменения этого напряжения в том, что оно пытается уменьшить разность фаз и, следовательно, частоту между двумя сигналами. Первоначально петля не будет синхронизирована, и напряжение ошибки будет приближать частоту ГУН к частоте опорного напряжения, пока оно не сможет больше уменьшить ошибку и петля не будет заблокирована.

Когда PLL, контур фазовой автоподстройки частоты, находится в режиме синхронизации, генерируется установившееся напряжение ошибки. Используя усилитель между фазовым детектором и ГУН, фактическая ошибка между сигналами может быть уменьшена до очень малых уровней. Однако на клемме управления ГУН всегда должно присутствовать некоторое напряжение, поскольку именно оно определяет правильную частоту.

Тот факт, что постоянное напряжение ошибки присутствует, означает, что разность фаз между опорным сигналом и ГУН не изменяется. Поскольку фаза между этими двумя сигналами не меняется, это означает, что эти два сигнала находятся на одной и той же частоте.

Контур фазовой автоподстройки частоты PLL является очень полезным строительным блоком, особенно для радиочастотных приложений. PLL составляет основу ряда радиочастотных систем, включая косвенный синтезатор частоты, разновидность ЧМ-демодулятора, и позволяет восстанавливать стабильную непрерывную несущую из импульсного сигнала.