בחיי היומיום שלנו אנו נוהגים לתקשר עם אחרים לעיתים קרובות באמצעות מספר סוגים של מערכות תקשורת . ניתן לסווג מערכת תקשורת זו לסוגים שונים, כגון מערכת תקשורת רדיו, מערכת טלקומוניקציה, מערכת תקשורת אלחוטית , מערכת תקשורת אופטית, וכן הלאה. כדי שכל מערכות התקשורת הללו יפעלו ביעילות, אנו דורשים כמה מערכות בקרה כגון לולאה נעולה שלב, בקרה שיתופית, בקרת רשת וכן הלאה.

מהי לולאה נעולה שלב (PLL)?

לולאה נעולה שלב משמשת כמערכת בקרה לשליטה על פעולות שונות במערכות תקשורת רבות, מחשבים ורבים יישומים אלקטרוניים . הוא משמש ליצירת אות פלט שיש לו שלב הקשור לשלב אות הקלט.

ישנם סוגים שונים של PLL כמו PLL אנלוגי או לינארי, PLL דיגיטלי, PLL תוכנה, PLL עצבי וכל PLL דיגיטלי.

שלב לולאה נעולה שלב

במערכות תקשורת ניתן להסביר את פעולת ה- PLL על ידי התחשבות מערכות אנלוגיות ודיגיטליות .

לולאה נעולה שלב אנלוגית במערכות תקשורת

בעיקרון PLL הוא סוג של לולאת סרוו ו- PLL בסיסי מורכב משלושה אלמנטים עיקריים, כלומר משווה פאזה / גלאי, מסנן לולאה ו מתנד מבוקר מתח .

חוג נעול מופע

הרעיון העיקרי מאחורי פעולת ה- PPL הוא השוואה בין השלבים של שני אותות (בדרך כלל משווים שלבי אות קלט ופלט). לפיכך, ניתן להשתמש בהפרש השלב בין אות הקלט והפלט לשליטה בתדר הלולאה. למרות שניתוח מתמטי מסובך מאוד, אך פעולת ה- PLL היא פשוטה מאוד.

במערכות תקשורת רבות, PLL משמש למטרות שונות:

למעקב אחר השלב או אפנון תדר , הוא משמש כמפגן.
כדי לעקוב או לסנכרן את שני האותות בתדרים שונים.
להסרת רעשים גדולים מאותות זעירים.

האיור שלהלן מציג את ה- PLL הבסיסי המורכב מגלאי פאזה, מתנד מבוקר מתח (VCO), מסנן לולאות.

המתנד הנשלט על ידי מתח של PLL מייצר אות והאות זה מה- VCO ניתן לגלאי הפאזה. גלאי הפאזה משווה אות זה עם אות הייחוס, וכך מייצר מתח שגיאה או מתח הפרש. אות שגיאה זה של גלאי הפאזה מוזן למסנן המעבר הנמוך להסרת אלמנטים בתדר גבוה של האות - אם בכלל, ולניהול תכונות רבות של הלולאה. לאחר מכן, הפלט של מסנן הלולאה מוזן כדי לספק את מתח הכוונון למסוף הבקרה של המתנד הנשלט על המתח.

השינוי במתח כוונון זה מורגש כדי להפחית את הפרש הפאזה בין שני האותות (קלט ופלט) וכך, את התדר ביניהם. בתחילה ה- PLL לא ננעל ומתח השגיאה גורר את תדר ה- VCO לעבר ההפניה עד שלא ניתן להפחית את השגיאה ואז הלולאה ננעלת.

השגיאה בפועל בין שני האותות (קלט ופלט) מצטמצמת לרמות קטנות מאוד באמצעות מגבר בין המתנד הנשלט על המתח לגלאי פאזה. אם ה- PLL נעול, יופק מתח שגיאה במצב יציב. מתח שגיאה במצב יציב זה מייצג כי אין שינוי הבדל פאזה בין אות הייחוס ל- VCO. לפיכך, אנו יכולים לומר שתדירות שני האותות (אותות קלט ופלט) זהה לחלוטין.

לולאה נעולה שלב דיגיטלי במערכות תקשורת

באופן כללי PLLs אנלוגיים מורכבים מגלאי פאזה אנלוגי, מתנד מבוקר מתח ומסנן נמוך-מעבר. באופן דומה, הלולאה הנעולה שלב דיגיטלי מורכבת מגלאי פאזה דיגיטלית, א רישום משמרת סדרתי , איתות שעון מקומי יציב.

לולאה נעולה שלב דיגיטלי

דגימות הקלט הדיגיטלי מופקות מהאות שהתקבל ודגימות אלו מתקבלות על ידי רושם ההפעלה הסדרתי, המונע על ידי פעימות שעון המסופקות מאות שעון מקומי. מעגל מתקן פאזה הלוקח שעון מקומי משמש לחידוש אות שעון יציב בשלב עם האות המתקבל על ידי התאמת פאזה איטית כדי להתאים לשלב האות שהתקבל.

ניתן לבצע התאמה זו על סמך מדגם מהיר של כל סיבית תוך שימוש בלוגיקת תיקון. דגימת האות המתקבלת המתקבלת על ידי דגימת האות שהתקבל במהירות השעון המקומית ממוקמת במרשם המשמרות.

ניתן לזהות את התאמת הפאזה הנדרשת על ידי התבוננות במכלול הדגימות של האות שהתקבל. אומרים ששני השעונים נמצאים בשלב אם ורק אם מרכז הסיבית שהתקבל נמצא במרכז רושם המשמרות. מכוונן פאזה נועד לפצות אם השעון המחודש מפגר או מוביל את אות ההפניה.

יישום של לולאה נעולה שלב

PLLs משמשים לעתים קרובות לצורך סנכרון ולסנכרון סיביות, סנכרון סמלים, הדמולציה קוהרנטית והארכת סף בתקשורת חלל.
ניתן לפתח את האותות המווננים בתדר באמצעות ה- PLL.
התדר החדש שהוא מכפיל של תדר התייחסות ב משדרי תקשורת רדיו , ומסונתז על ידי שמירה על יציבות תדר הפניה עם תדר חדש ניתן להשיג על ידי PLL.
יש יישומים רבים עבור PLL במערכות תקשורת רבות, מחשבים ורבים מעגלים אלקטרונים .
היישום להלן של PLL מתאר את השימוש ב- PLL כמתח ל- ממיר תדרים .

ממיר מתח לתדרים (VFC) באמצעות PLL

במערכות תקשורת נדרש לשלוח אותות (שקול כאן אות אנלוגי) למרחק רב בדיוק מלא. לשם כך נעשה שימוש בממיר מתח לתדר, מכיוון שקל לשלוח אות תדרים מבלי לגרום להפרעה למרחק רב באמצעות מבדדים אופטיים, קווים קואקסיאליים או זוג מעוות, קישורי רדיו, קישורי סיבים אופטיים .

ישנם שני סוגים של ממירי מתח לתדר כלומר סוג רב-ויברטור VFC ואיזון טעינה מסוג VFC.

מולטיברטור סוג VFC

מולטיברטור VFC

במולטי ויברטור מסוג VFC, הקבל נטען ומשוחרר באמצעות הזרם המתקבל ממתח הכניסה. קלט התייחסות יציב ניתן להגדרת סף מיתוג, ותדר המוצא פרופורציונאלי למתח הכניסה ובעל יחס סימן-מרחב אחדות.

איזון טעינה VFC

מאזן הטעינה VFC מורכב ממשולב, משווה ומקור טעינה מדויק. בכל פעם שניתן קלט לאינטגרטור, הוא נטען ואם הפלט של אינטגרטור זה מגיע לסף ההשוואה, מקור הטעינה מופעל ומטען קבוע. מוסר מהמשלב. הקצב שהוסר המטען חייב להיות שווה לקצב המסופק במטען, כך שהתדר המופעל על ידי מקור הטעינה והקלט למשלב יהיו פרופורציונליים זה לזה.

לפיכך, מאמר זה נותן תיאור קצר על ה- מערכת לולאה נעולה שלב במערכת התקשורת. יתר על כן, ניתן להרחיב מאמר זה מבחינה טכנית על סמך הצעותיכם ושאלותיכם. לפיכך, תוכל לפנות אלינו לקבלת סיוע טכני כלשהו על ידי פרסום הערותיך למטה.