Исследуемый синтезатор частоты состоит из
- опорного кварцевого генератора (f 0=1000 кГц);
- делителя частоты с коэффициентом деления 1:1000;
- импульсного фазового детектора (ИФД) в 2-х вариантах исполнения (ИФД1 выполнен на устройстве выборки-хранения с предварительным формированием пилообразного напряжения; ИФД2 выполнен на триггере);
- ФНЧ (апериодическое звено с постоянной времени 1 или 20 мсек);
- управляемого генератора, работающего в диапазоне частот 1900…2600 кГц (управление частотой осуществляется как от фазового детектора, так (в режиме частотной модуляции) и от внешнего генератора);
- делителя частоты с коэффициентом деления 1:2;
- делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 1: К ДПКД (К ДПКД=2000…2510 с шагом 1);
- фазового манипулятора, используемого в режиме фазовой модуляции.
Синтезатор позволяет сформировать дискретную сетку частот в диапазоне 1000…1255 кГц с шагом сетки 1 кГц.
Помимо исследуемого синтезатора частоты в состав лабораторной установки включены:
- мультиметр, предназначенный для измерения частоты формируемых колебаний, коэффициента усиления ИФД (К ФД), постоянной составляющей напряжения на выходе ИФД, амплитуды модулирующего напряжения и девиации частоты ("перелистывание" страниц индикатора мультиметра осуществляется кнопками << и >>, запуск встроенного частотомера при различных временах усреднения (накопления) частотомера (1, 10, 100, 1000 и 10 000 мс) осуществляется кнопкой Т).
|
|
- генератор модулирующего напряжения,
- органы управления режимом работы синтезатора частоты.
Нажатие любой кнопки в нижней части лицевой панели стенда приводит к изменению режима работы исследуемой схемы, которое сопровождается зажиганием соответствующего светодиода. Повторное нажатие на ту же кнопку приведет к изменению состояния на последующее или противоположное.
Принцип работы синтезатора частоты состоит в следующем. В режиме слежения системы ФАПЧ сигналы на входах фазового детектора имеют одинаковую частоту, поэтому, при заданной частоте f 0/1000 входного сигнала, частота управляемого генератора должна быть больше ее в К ДПКД раз. При этом фазовый детектор формирует постоянное управляющее напряжение (для ИФД1), пропорциональное разности фаз сигналов на его входах. Изменяя К ДПКД, можно изменять частоту управляемого генератора. В случае срыва слежения системы ФАПЧ на выходе фазового детектора возникают биения.
Основным преимуществом синтезатора частоты с системой ФАПЧ в сравнении с пассивными синтезаторами, использующими метод многократного преобразования частоты, является низкий уровень побочных спектральных составляющих в выходном сигнале. Недостатками синтезатора частоты с системой ФАПЧ являются большее время перестройки частоты и возможность срыва слежения, при котором частота выходного сигнала существенно отличается от заданной.
|
|
Ширина полосы удержания системы ФАПЧ определяется максимально возможным изменением частоты управляемого генератора под воздействием управляющего напряжения. Полоса захвата не превышает полосу удержания и зависит от характеристик дополнительного ФНЧ.
Наличие ИФД превращает систему ФАПЧ в импульсную и анализ ее непрерывного эквивалента возможен лишь в том случае, когда длительность переходного процесса существенно превышает период входных импульсов Δ t =1000/ f 0. В частности, при включении ИФД1 система ФАПЧ проявляет свойства дискретной системы, которые можно наблюдать при исследовании переходных процессов.