1. Khái niệmPLL là viết tắt của “phase-locked loop”, được hiểu nôm na là vòng khóa pha, vềcơ bản là một loại mạch điện tử được sử dụng trong việc đồng bộ thời gian, giữa tínhiệu vào và tín hiệu ra. Cụ thể, nó bao gồm hai giai đoạn xử lý tín hiệu, đầu vào là tínhiệu không đồng bộ (không được đồng bộ về tần số hay pha với tín hiệu đầu ra) vàđầu ra là một tín hiệu mới có tần số và pha khớp với tín hiệu đầu vào. Chức năng dựatrên việc phát hiện sai khác pha giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của bộ dao độngđiều khiển. Tín hiệu đầu vào có thể có dạng tương tự hình sine hoặc dạng số.2. Các thành phần Bộ tách sóng pha (Phase detector): Bộ này có nhiệm vụ cho ra một tín hiệuphụ thuộc vào hiệu pha (hiệu tần số) của 2 tín hiệu vào, thường là tín hiệuhình Sin hoặc dãy xung chữ nhật, hay nói cách khác là so sánh tần số vào vàtần số ra của VCO để cho ra điện thế DC tỉ lệ thuân với độ sai pha giữa 2 tầnsố. Có 2 loại dò pha: Dò pha tuyến tính: Thường được thực hiện bởi mạch nhân tương tự.Tín hiệu ra tỉ lệ với biên độ tín hiệu vào. Dò pha phi tuyến (dò pha số): Được thực hiện bởi các mạch số (AND,OR XOR, EXOR...). Tín hiệu vào của nó là dãy xung chữ nhật. Tín hiệu rakhông phụ thuộc vào biên độ tín hiệu vào. Bộ lọc thông thấp (Low-pass-filter): Dùng để lấy tín hiệu tần số thấp, lấy rađiện thế DC. Trong hệ thống PLL, người ta thường dùng các bộ lọc thấp quabậc một để bảo đảm tính ổn định cho hệ thống. Bộ khuếch đại 1 chiều: Để khuếch đại tín hiệu trên đường truyền để đưa vàođiều khiển tần số của mạch VCO VCO (Bộ dao động điều khiển điện áp): Để phát ra tần số tỉ lệ với điện thế đầuvào. Đây là một khối quan trọng nhất trong PLL vì nó quyết định độ ổn địnhtần số, các đặc trưng giải điều chế tín hiệu, điều tần (FM).3. Các khái niệm cơ bản trong PLL Dải bắt (capture range): Là dải tần số mà tín hiệu vào ban đầu phải lọt vào đểPLL có thể thiết lập chế độ đồng bộ (khóa). Nói cách khác đó là dải tần số màPLL có thể đạt được sự khóa pha khi việc khóa pha chưa thực hiện. Dải khóa (the lock range): Là khoảng tần số lân cận fN của VCO mà PLL đồngnhất được tần số fO với tần só fi. Dải này còn được gọi là dải đồng chỉnh(Tracking range).Dải bắt và dải khóa4. Nguyên lý hoạt động của PLLPLL hoạt động theo nguyên tắc vòng điều khiển mà đại lượng vào và ra là tần sốvà chúng được so sánh với nhau về pha. Vòng điều khiển pha có nhiệm vụ phát hiệnB = K p / 2θ( K p là tỷ số đồng pha, θ là hệ số damping)- Tỷ số đồng pha:K p = N * (2θ * ωn) / f ref(N là hệ số đảo pha, ωn là tần số tự nhiên của PLL)- Tần số cắt của bộ lọc:ωc = 2 π * B1 Show
CÁC KHÁI NI ỆM LÝ THUYẾT TH ỰC H ÀNH Bài 1Thành ph ần v à các điểm lý thuyết cơ bản của PLL Bài 2Các ch ức năng của mô đun T10L \EVBài 3T ổng hợp tần số Bài 4B ộ giải m ã âm t ần Bài 5 Điều bi ênBài 6 Điều tần Bài 7H ệ thống truyền dẫn AM/DBS & FM BÀI 1VÒNG BÁM PHA PLL VÀ ỨNG DỤNG  2
ỆM LÝ THUYẾT
Ph ần này bao g ồm : mô t ả sơ bộ hoạt động của một hệ thống PLL và mô t ả giải tích các tính ch ất của nó. 1.1. HO ẠT ĐỘNG CỦA PLL Hình 2.1, m ột cách định tính, có thể được coi l à m ột điểm khởi đầu trong chuỗi động thái của một v òng khoá pha.Các d ạng sóng trong quá tr ình ho ạt động của hệ thống được giả sử l à sóng vuông cho đơn giản. Nhi ệm vụ của v òng bao g ồm có nhiệm vụ giữ cho tín hiệu (xung nhịp cục bộ) t ạo bởi bộ tạo giao động cục bộ (VCO) khớp về mặt pha v à t ần số với xung nhịp tại l ối vào c ủa hệ thống (xung nhịp tới -incoming clock).Mô t ả dưới đây đề cập tới trạng thái ổn định (steady state)của PLL, đó là động thái c ủa v òng bám pha sau m ột thời gian d ài v ới sự tác động của các nhiễu ví dụ như m ột thăng giáng đột ngột của tần số lối vào; nh ững nhiễu n ày t ạo ra các dao động thiết l ập (settling oscillations) cho các đại lượng đặc trưng của hệ thống, nó cũng được biết đến như là các giá trị chuyển tiếp (transition values). N ếu hệ thống n ày là ổn định, các gía tr ị chuyển tiếp của quá tr ình thi ết lập pha này (the settling phase), được gọi l à tr ạng thái chuyển tiếp (transient state), rút ngắn lại khi h ệ thống đạt được một trạng thái ổn định mới. Các thành ph ần của bộ PLL, cũng như chức năng của chúng trong hệ thống được chỉ ra trong h ình 2 .1 và được giải thích như dưới đây. 1.1- 1.B ộ tách phase (Phase Detector) B ộ tách pha liên t ục đo sự sai khác về pha giữa xung nhịp tới v à xung nh ịp cục b ộ (VCO). Như trong ví dụ chỉ ra trong h ình 2.1, b ộ tách pha t ạo ra các xung dương hoặc các xung âm tu ỳ thuộc hoặc l à các giá tr ị chuyển tiếp của xung nhịp sắp tới đến trước các giá tr ị của xung nhịp cục bộ (VCO), hoặc ngược lại.Độ dài các xung này tương ứng với thời gian tách biệt giữa các trạng thái chuy ển tiếp của hai xung nhịp n ày. 3 Hình 2.1: Giá tr ị trung bình c ủa xung đ ã mô t ả trên được biểu diễn bằng đường nét đứt trên hình 2.1: Nó bi ểu diễn khuynh hướng khác biệt về pha của hai tín hiệu lối v ào c ủa b ộ tách pha này.Mi ễn l à nh ững sự khác biệt về pha n ày có giá tr ị nhỏ, khuynh hướng n ày là cân b ằng được tạo ra bởi xử lý hai sóng sin c ùng t ần số v à khác pha, do v ậy bộ tách pha thông thường được mô tả như một bộ nhân (h ình 2.1).Th ực tế, các bộ xác đinh pha kiểu tương tự l à các b ộ trộn thực thực hiện nhân hai tín hi ệu lối v ào c ủa bộ. 1.1- 2. B ộ lọc v òng (Loop filter) Tín hi ệu ra của bộ tách pha được gửi tới bộ lọc thông thấp của v òng bám pha (hình 2.1); b ộ lọc n ày rút giá tr ị trung b ình c ủa tín hiệu thu được từ các phép đo pha v à c ố gắng loại bỏ nhiễu của tín hiệu lối v ào.Tín hi ệu đ ã được lọ c bi ến điệ u t ần số của bộ tạo dao động cục bộ (VCO). Như nhiệm vụ của bộ lọc thông thấp, nó bỏ đi tất cả các th ành ph ần tần số cao t ừ các xung tín hiệu của bộ tách pha gi ữ lại tính chất của sự sai khác về pha (trong kho ảng thời gian ngắn), do vậy tín hiệu của bộ tạo dao động cục bộ được điệu chỉnh d ựa tr ên pha c ủa tín hiệu v ào. 1.1- 3. B ộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) B ộ tạo dao động cục bộ (VCO) được điều khiển bằng điện áp của tín hiệu lối ra c ủa bộ lọc thông thấp. |
