CÁC MẠCH VÒNG KHÓA PHA (PLL)

II : CÁC MẠCH VÒNG KHÓA PHA (PLL)

LOGO

 1: Tổng quan PLL ( Phase-Locked Loop )
- Là hệ thống vòng kín hồi tiếp
- Tín hiệu vào có thể có dạng tương tự hình
sine hoặc dạng số.
- Ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc,
tổng hợp tần số, điều chế và giải điều chế,
điều khiển tự động . . .
- Có rất nhiều kiểu mạch PLL và phục vụ
cho nhiều mục đích


2: Sơ đồ khối

LOGO


2: Sơ đồ khối

LOGO

Tách sóng pha: So sánh tín hiệu vào và
tín hiệu ra của VCO để tạo ra tín hiệu sai
lệch Vd(t).
Lọc thông thấp: Lọc gợn của điện áp Vd(t)
Khuếch đại một chiều: Khuếch đại điện áp
một chiều Vdk(t).
VCO(Voltage Controled Oscillator): Bộ

dao động mà tần số ra được điều khiển
bằng điện áp đưa vào.


3: Hoạt động của mạch

Nguyên lý hoạt động
Các thành phần của PLL

Khuếch đại một chiều
VCO (Voltage controlled oscillator )

Hoạt
động
của
mạch

LOGO


3: Hoạt động của mạch
1: Nguyên lý hoạt động
- Hoạt động theo nguyên tắc vòng điều
khiển mà đại lượng vào và ra là tấn số,
chúng được so sánh với nhau về pha.

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO

Dải bắt Bc (Cature range): Bc = f2 – f1
- Dải tần số mà tín hiệu vào ban đầu phải lọt
vào để PLL thiết lập chế độ đồng bộ.
- Bc phụ thuộc vào băng thông LPF.


3: Hoạt động của mạch

LOGO

Dải khóa Bl: Ký hiệu Bl = fmax – fmin.
- Giải tần số mà PLL đồng nhất được tần số
f0 với f1.
- Phụ thuộc hàm truyền đạt của bộ tách
sóng pha, khuếch đại, VCO.
- Không phụ thuộc vào đáp tuyến bộ lọc
LPF và PLL (khi PLL khóa pha f1 - f0 = 0).
- Ở chế độ khóa pha, dao động f0 của VCO
bán đồng bộ theo f1 (Bl > Bc).


3: Hoạt động của mạch

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO

Các thành phần của PLL
- Bộ tách sóng pha: Có 3 loại
- Tương đương ở dạng mạch chân
- Số thực hiện bởi mạch số EX-OR,RS FlipFlop
- Tách sóng pha lấy mẫu

- Bộ tách sóng pha tương tự


3: Hoạt động của mạch
Ngõ ra của điện áp có:

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO

Bộ tách sóng pha số:
- Dùng mạch số EX-OR, R-S Flip Flop…có
đáp tuyến so sánh pha dạng:

3: Hoạt động của mạch

LOGO

Lọc thông thấp LPF:
- Mạch lọc bậc 1, có thể ở dạng thụ động
hoặc tích cực

- Ngõ ra gồm nhiều thành phần f0,f1,f1-f0,...
- Hoạt động chính xác khi f0,f1 thấp.


3: Hoạt động của mạch
Khuếch đại một chiều
- Khuếch đại tín hiệu biến đổi chậm (DC)
sau bộ lọc thông thấp LPF. Độ lợi Ka

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO

VCO (Voltage controlled oscillator)
- Mạch dao động có tần số được kiểm soát
bằng điện áp.
- Quan hệ điện áp điều kiển Vdk(t) và tần số

ra f0(t) phải tuyến tính.
- Về nguyên tắc có thể dùng mọi mạch dao
động. Tuy nhiên các bộ dao động tạo xung
chữ nhật được sử dụng rộng rãi vì loại
này có thể làm việc từ 1MHz – 100MHz


3: Hoạt động của mạch

LOGO

VCO (Voltage controlled oscillator)
- Từ 1MHz – 50MHz thường dùng mạch dao
động đa hài.


3: Hoạt động của mạch

LOGO


3: Hoạt động của mạch

LOGO


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

Bộ
Tổng
Hợp
Tần
Số
Đơn

Giải
Điều
Chế
FM

Giải
Điều
Chế
FSK

Đồng
Bộ
Tần Số
Ngang
Và Dọc
Trong
TV

Giải
Điều
Chế

AM

Sử
Dụng
Trong
FM
Stereo


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

 Bộ tổng hợp tần số đơn
- Sử dụng các bộ tổng hợp tần số dựa trên
nguyên lý vòng khóa pha PLL
- Ưu điểm nhỏ gọn, không yêu cầu độ chính
xác cơ khí cao, ứng dụng các thành quả
công nghệ sản xuất vi mạch. . .
- Đồng thời khi kết hợp với thạch anh, nó có
khả năng tạo ra dải rộng, độ chính xác
cao, giá thành thấp. . .


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

- Khi PLL thực hiện khóa pha, thì ta có:
fref =fvco / N => fvco = N*fref = f0

Bộ điều khiển tần số này có thể được điều
khiển dễ dàng nhờ máy tính, từ xa. Giảm
giá thành và độ phức tạp so với trước đây


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

- Khuyết điểm là nó chỉ tạo ra các tần số
bằng bội số của tần số chuẩn f0= N*fref
- Khắc phục bằng cách chia nhỏ t/số chuẩn


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

 Giải điều chế FM
- Thực hiện bằng cách cài đặt tần số dao
động tự do fn bằng tần số trung tâm tín
hiệu FM ngõ vào có biên độ không đổi
- Trong nhiều ứng dụng cụ thể, trước tách
sóng pha PLL cá mạch khuếch đại – hạn
biên độ


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL

LOGO

 Giải điều chế FSK
- Dạng đặc biệt của FM, chỉ có 2 tần số điều
tần. Liên quan đến tách (giải mã) tín hiệu
quay số điện thoại nút nhấn và truyền tín
hiệu số FSK
- Ngõ ra của PLL dùng 2 mức điện áp


4: Ứng dụng của vòng khóa pha PLL
 Đồng bộ tần số ngang dọc trong TV

LOGO