5. Цифровые синтезаторы частоты, использующие принцип прямого синтеза.
Минус АГ с кварцевыми резонаторами – невозможность перестройки (хоть и оч стабильны). Поэтому применяют синтезаторы частот, которые вырабатывают одно или несколько когерентных колебаний заданной частоты. он во многом определяет параметры устройств, в которых используются.
Методы построения синтезаторов: прямого и освенного синтеза.
Прямого – колебания получают с помощью *,-,+,/ некоторой опорной высокостабильной частоты. косвенного – ФАПЧ.
По применяемой элементар.базе: 1) аналоговые, 2) ировые, 3) смешанные для косвенного синтеза.
В последнее время при создании синтезаторов по методу прямого синтеза используют цифру.
1
.
Синтезатор
на основе суммарной последовательности:
Дк
– триггерная схема: делитель на 2, на
выходе которого импульсы сдвинуты на
½ периода отн-но др.др.
В регистр RG заносится код f и, в зависимости от того, присутствует «0» или «1» импульс, последовательности проходят или нет. Прошедшие последовательности складываются на элементе «или»(1). В результате на выходе – импульсная последовательность с неравномерной расстановкой импульсов. А средняя частота определяется в кодовом регистре.
Для уменьшения неравномерности расстановки импульсов используется делитель на n (Д). чем больше n, тем тем более равномерна расстановка импульсов, и меньше уровень побочных составляющих, что приводит к уменьшению диапазона выходных частот. fвых=nfвх/64.
2. синтезатор с формированием отсчётов синтезирующего колебания:
БП – блок памяти. В нём хранятся отсчёты синусоид, днные значения синусоиды при различных фазах (рисуночек выше)
по определённой программе в соотв-ие с кодом f, выдаваемой УУ, вычисляют текущее значение. Обычно БП выполняются в виде МП-го устройства, которое используется как счётчик времени (накопитель фазы).
С помощью ЦАП отсчёты преобразуются к аналоговому виду, а затем фильтруются. Кол-во отсчётов, хранящихся в БП, соотв-ет его разрядности 2n. Максимальная частота, генерируемая данным синтезатором: fmax=fг/2, fmin=fог/2n. Быстродействие ЦАП ограничено, т.к. … делителей выходной частоты м.б. сущ-нно больше, чем в предыд-м случае.
6. Синтезаторы частоты, использующие принцип косвенного синтеза.
Минус АГ с кварцевыми резонаторами – невозможность перестройки (хоть и оч стабильны). Поэтому применяют синтезаторы частот, которые вырабатывают одно или несколько когерентных колебаний заданной частоты. он во многом определяет параметры устройств, в которых используются.
Методы построения синтезаторов: прямого и освенного синтеза.
Прямого – колебания получают с помощью *,-,+,/ некоторой опорной высокостабильной частоты. косвенного – ФАПЧ.
По применяемой элементар.базе: 1) аналоговые, 2) ировые, 3) смешанные для косвенного синтеза.
В последнее время наиболее часто используют синтезаторы, построенные по косвенному методу. Они содержат в себе подстраиваемый по частоте генератор, охваченный петлёй ФАПЧ.
1. в простейшем случае:
принцип д-я: частота ОГ и ПГ подаются на ФД, напряжение на выходе которого определяется разностью фаз напряжения на его входе. Это напряжение через ФНЧ воздействует на управляющий элемент (варикап, на-р), который изменяет частоту ПГ, приближая её к частоте ОГ.
В стационарном режиме, когда fог=fпг, в системе устанавливается постоянная разность фаз между пол-ми генератора, и напряжение на УЭ постоянно. Без подачи постоянного напряжении невозможен стационарный режим.
Кроме того, ФНЧ удаляет из спектра упра-щего сигнала нежелательные побочные сост-щие, которые вызывают паразитные ЧМ,АМ,ФМ.
Режимы работы ФАПЧ:
1) если fоп=fпг и эфф-т медленных изменений параметров ПГ, определяющих его fпг, полностью компенсируется действием ФАПЧ, то система работает в режиме удержания. С этим понятием связана полоса удержания, т.е. область начальных настроек ОГ и ПГ, в которых возможен этот режим. Ширина полосы удержания определяется разностью граничных значений fпг, соотв-щих наиб. и наим. напряж-ю на выходе ФД.
2) fоп=fпг, а разность фаз периодически меняется – реж.квазисинхронизма. используется крайне редко, лучше б ему не возникать.
3) режим биений. Непрерывное нарастание разности фаз между ОГ и ПГ. Наблюдается, когда нач.расстройка ПГ отн-но ОГ больше полосы удержания. Иногда он может возникать и при нач.расстройке меньше полосы удерж-я. Ср.знач-е частоты ПГ отлич-ся от ОГ. Это переходное сост-е системы, при котором режим биений с течением времени переходит в квасинхр-м(удержание).
В зависимости от знака линейного напряжения биения разность fоп и fпг то увеличивается, то уменьшается. Вследствие разных длительности и амплитуды «+» и «-» на выходе ФД образуется постоянная сост-щая. Её наличие приводит к изменению частоты биений отн-но нач.расстройки, и: -) если нач.расстройка не выходит за предел полосы захвата, то пост.сост-щая уменьшает частоту биения до 0, и возникает реж.удержания; -) если нач.расстр-ка больше полос захвата, то пост.сост. недостат-на для полной компенсации и возникает реж.биений.
В общем случае полоса захвата << пол.удержания: зависимость нач.расстройки от частоты биений:
разность между Ωз и Ωу опр-ся инерционностью системы: если сист.безынерционна, то Ωз = Ωу, но т.к. в системе всегда присутствует ФНЧ, дающий задержку в цепи ОС, то Ωз < Ωу. в этом случае улучшается фильтрция шумов, помех от ОГ, но увеличивается задержка управ-щего сигнала, и соотв-но, сужается Ωз.
внешние помехи – шумы ПГ, внутренние – просачивание шумов ОГ в ФНЧ.
2. синтезатор на основе петли ФАПЧ.
fог/M=fвых/N, т.к. на ФД сравниваем частоту с точностью до фазы; fвых=(fог·N)/M, N,M – коэф-ты деления в делителе; ∆f=fог/M – шаг перестройки.
Для построения ИП существуют М-схемы: К1508П1… такие синтезаторы могут работать на частотах до 2 ГГц.
3. Для синтеза более ВЧ используют принцип уменьшения частоты путём вычитания/деления fпг:
Схема с вычитанием: Схема с делением:
УЧ – умножитель частоты, Пр – преобразователь для уменьшения частоты до Lf0. fвых=(L+N)f0.
делитель на М представляет собой предварительный СВЧ делитель (прескаляр), уменьшающий частоту до опред.уровня. fвых=NMf0.
Схема с делением предпочтительней, чем с вычитанием, т.к. не требует Пр и УЧ, а именно они приводят к увеличению уровня побочных сост-щих в спектре выходного сигнала.