L ỜI CẢM ƠN
1.8.Tổng quan về vòng bám pha (PLL):
Hệ thống tựđộng điều chỉnh tần số theo pha hay còn gọi là vòng bám pha
PLL được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý tín hiệu tương tự và các hệ thống số. Một sốứng dụng quan trọng của vòng bám pha là điều chế và giải điều chế FM, giải điều chế FSK (FSK demodulation), giai mã âm thanh, nhân tần, đồng bộ hoá xung đồng bộ, tổ hợp tần số, máy phát điều tần…
Vòng bám pha được mô tả lần đầu tiên vào những năm 1930, khi đó nó được ứng dụng trong việc đồng bộ quét dọc và quét ngang trong vô tuyến truyền hình. Cùng với sự phát triển của các vi mạch tích hợp, nó được tìm thấy trong rất nhiều ứng dụng khác. Vào khoảng năm 1965, người ta đã tạo ra những IC
PLL đầu tiên, chỉ sử dụng các thiết bị tương tự. Những tiến bộ ngày nay trong sản xuất vi mạch tích hợp đã gia tăng việc sử dung các thiết bị PLL vì nó ngày càng rẻvà có độ tin cậy cao. Hiện nay PLL đã có thể được tích hợp toàn bộ trên một đơn chip.
Mạch vòng bám pha PLL cơ bản được trình bày trong sơ đồ chức năng
trên
hình , bao gồm những phần chính là bộ so sánh pha, bộ lọc thông thấp, máy phát tần số được điều khiển bằng điện áp VCO (voltage controlled ossillator). Ba khối này hợp thành một hệ thống phản hồi về tần số khép kín.
Khi không có tín hiệu vào PLL, sự chênh lệch điện áp Ve(t) ở lối ra của bộ so sánh pha (phase comparator) bằng không. Điện áp Vd(t) ở lối ra của bộ lọc tần thấp cũng bằng không. Máy phát tần số điều khiển bằng điện áp VCO hoạt
động ở tần số định f0 gọi là tần số dao động trung tâm. Khi có tín hiệu đưa vào
hệ thống PLL, bộ so pha sẽ so pha và tần số của tín hiệu lối vào với pha và tần số của VCO và tạo ra một điện áp sai số Ve(t) tỉ lệ với sự lệch pha và chênh lệch tần số của tín hiệu lối vào và VCO, tức là phản ánh sự khác nhau về pha và tần số của 2 tín hiệu. Điện áp sai sốnày được lọc rồi đưa vào lối vào điều khiển của
giảm bớt sự khác nhau về tần số giữa tín hiệu f0 và tín hiệu lối vào. Khi tần số
lối vào fs tiến dần đến tần số f0, do tính chất hồi tiếp của PLL sẽ thúc đẩy VCO
đồng bộ hoặc bắt chập với tín hiệu lối vào. Sau khi chập, tần số VCO sẽ bằng tần số của tín hiệu lối vào, tuy nhiên vẫn có độ chênh lệch về pha nào đó. Sự
chênh lệch về pha này là cần thiết vì nó tạo ra điện áp sai Ve(t) để chuyển tần số dao động tự do của VCO thành tần số của tín hiệu vào fs, như vậy sẽ giữ cho PLL ở trạng thái giữ chập tần số. Kết quả là tần số của dao động VCO có độ ổn
định tần số ngang cấp với độ ổn định tần số của tín hiệu so sánh pha với tần số VCO. Như vậy nếu sử dụng fs là dao động chuẩn thạch anh có độổn định tần số
cao thì kết quả mạch vòng bám pha sẽ cho độ ổn định tần số của VCO ngang cấp thạch anh. Không phải tín hiệu nào VCO cũng bắt chập được. Dải tần số trên đó hệ duy trì tình trạng chập với tín hiệu lối vào được gọi là dải giữ chập hay giải bám (lock range) của hệ thống PLL. Dải tần số trên đó hệ thống PLL có thể bẳt chập một tín hiệu vào gọi là dải bắt chập (capture range). Dải bắt chập bao giờ cũng nhỏhơn giải giữ chập.
Hình 1.17 Sơ đồ chức năng của mạch vòng bám pha (PLL).