Підвищення точності функціонування фазового автопідстроювання за ознаковими характеристиками сигналів

Abstract

З аналізу останніх досліджень і публікацій авторами виявлено, що усі практичні реалізації синтезаторів частоти з фазовим автопідстроюванням (ФАПЧ) страждають від небажаних частотних компонентів, і оскільки ці компоненти значною мірою впливають на продуктивність системи, постає задача їх передбачення та мінімізації. У статті розглядається принципи роботи дільника опорної частоти Q, дільника у петлі зворотного зв’язку P та дільника вихідної частоти N на ФАПЧ, їх вплив на роботу системи. Представлена блок-схема ФАПЧ з однією вихідною частотою. Продемонстрований псевдокод алгоритму пошуку найоптимальніших характеристик системи. Проілюстрована робота алгоритму на прикладі синтезування вихідної частоти 50 МГц за опорним сигналом, в якості котрого використана звичайна частота відеосигналу. Детально розглянуті основні параметри системи, а саме споживання, частота запуску та встановлення, тремтіння, фазовий шум, розглянуті взаємозв’язки їх меж. Визначено, що споживання визначається частотою генератора, керованого напругою (ГКН), струмом підкачування заряду і параметрами дільників частоти. У більшості ГКН для досягнення вищих частот потрібні великі струми, це означає, що із зростанням частоти збільшується енергоспоживання. Час запуску та становлення для ФАПЧ визначається власною частотою петлі, цей параметр вважають показником швидкості зміни частоти ФАПЧ. Встановлено, що для мінімізації часу запуску та встановлення необхідно збільшити коефіцієнт підсилення ГКН та струм підкачування, а коефіцієнт поділу в контурі зворотного зв'язку та ємність фільтра, навпаки, встановити у мінімальне значення. Також в роботі визначено, що чим нижче коефіцієнт підсилення ГКН, тим менш чутлива схема ФАПЧ до дрейфу напруги фільтра. Авторами виявлено, що для зменшення фазового шуму зручно скористатися вихідним коефіцієнтом поділу дільника N. Встановлено, що при використанні малошумного вихідного дільника фазовий шум можна зменшити за рахунок збільшення частоти роботи ГКН і збільшення коефіцієнта поділу вихідної частоти N. Наведено приклади використання конфігурацій.