Nella nostra vita quotidiana, comunichiamo con gli altri frequentemente utilizzando più tipi di sistemi di comunicazione . Questo sistema di comunicazione può essere classificato in diversi tipi, come un sistema di comunicazione radio, sistema di telecomunicazione, Sistema di comunicazione wireless , Sistema di comunicazione ottica e così via. Affinché tutti questi sistemi di comunicazione funzionino in modo efficiente, abbiamo bisogno di alcuni sistemi di controllo come un anello ad aggancio di fase, controllo cooperativo, controllo in rete e così via.

Che cos'è il PLL (Phase Locked Loop)?

Il loop ad aggancio di fase viene utilizzato come sistema di controllo per controllare diverse operazioni in molti sistemi di comunicazione, computer e molti altri applicazioni elettroniche . Viene utilizzato per generare un segnale di uscita che ha una fase correlata alla fase del segnale di ingresso.

Esistono diversi tipi di PLL come PLL analogico o lineare, PLL digitale, PLL software, PLL neuronale e tutti i PLL digitali.

Funzionamento ad anello con blocco di fase

Nei sistemi di comunicazione, l'operazione PLL può essere spiegata considerando sistemi analogici e digitali .

Loop analogico ad aggancio di fase nei sistemi di comunicazione

Fondamentalmente PLL è una forma di servo loop e un PLL di base è costituito da tre elementi principali, vale a dire comparatore / rilevatore di fase, filtro di loop e oscillatore controllato in tensione .

Circuito di aggancio fase

Il concetto principale alla base dell'operazione PPL è il confronto delle fasi di due segnali (generalmente vengono confrontate le fasi dei segnali di ingresso e di uscita). Pertanto, la differenza di fase tra il segnale di ingresso e di uscita può essere utilizzata per controllare la frequenza del circuito. Anche se l'analisi matematica è molto complicata, ma il funzionamento del PLL è molto semplice.

In molti sistemi di comunicazione, PLL viene utilizzato per diversi scopi:

Per seguire la fase o modulazione di frequenza , è usato come demodulatore.
Per tracciare o sincronizzare i due segnali con frequenze diverse.
Per rimuovere grandi rumori da piccoli segnali.

La figura seguente mostra il PLL di base che consiste in rilevatore di fase, oscillatore controllato in tensione (VCO), filtro ad anello.

L'oscillatore controllato in tensione di PLL produce un segnale e questo segnale dal VCO viene inviato al rilevatore di fase. Il rilevatore di fase confronta questo segnale con il segnale di riferimento e quindi produce una tensione di errore o una tensione di differenza. Questo segnale di errore del rilevatore di fase viene inviato al filtro passa-basso per rimuovere gli elementi ad alta frequenza del segnale, se presenti, e per controllare molte proprietà del loop. Quindi, l'uscita del filtro ad anello viene alimentata per fornire la tensione di sintonizzazione per il terminale di controllo dell'oscillatore controllato in tensione.

La variazione di questa tensione di sintonia viene rilevata per ridurre la differenza di fase tra i due segnali (ingresso e uscita) e quindi la frequenza tra di loro. Inizialmente il PLL non si blocca e la tensione di errore trascina la frequenza VCO verso il riferimento fino a quando l'errore non può essere ulteriormente ridotto e quindi il loop si blocca.

L'errore effettivo tra i due segnali (ingresso e uscita) viene ridotto a livelli molto piccoli utilizzando un amplificatore tra l'oscillatore controllato in tensione e un rilevatore di fase. Se il PLL è bloccato, verrà prodotta una tensione di errore di stato stazionario. Questa tensione di errore di stato stazionario indica che non vi è alcuna variazione della differenza di fase tra il segnale di riferimento e VCO. Quindi, possiamo dire che la frequenza dei due segnali (segnali di ingresso e uscita) è esattamente la stessa.

Digital Phase Locked Loop nei sistemi di comunicazione

In generale, i PLL analogici sono costituiti da un rilevatore di fase analogico, un oscillatore controllato in tensione e un filtro passa-basso. Allo stesso modo, il circuito ad aggancio di fase digitale è costituito da un rilevatore di fase digitale, a registro a scorrimento seriale , un segnale di clock locale stabile.

Digital Phase Locked Loop

I campioni di ingresso digitale vengono estratti dal segnale ricevuto e questi campioni vengono ricevuti dal registro a scorrimento seriale, che è pilotato da impulsi di clock forniti da un segnale di clock locale. Un circuito correttore di fase che prende il clock locale viene utilizzato per rigenerare un segnale di clock stabile in fase con il segnale ricevuto mediante regolazione di fase lenta per abbinare la fase del segnale ricevuto.

Questa regolazione può essere eseguita sulla base di un campione ad alta velocità di ciascun bit utilizzando una logica di correzione. Il campione di segnale ricevuto ottenuto dal campionamento del segnale ricevuto alla velocità di clock locale viene posto nel registro a scorrimento.

La regolazione di fase richiesta può essere rilevata osservando la serie di campioni del segnale ricevuto. Si dice che i due orologi siano in fase se e solo se il centro del bit ricevuto si trova al centro del registro a scorrimento. Il regolatore di fase ha lo scopo di compensare se il clock rigenerato è in ritardo o anticipa il segnale di riferimento.

Applicazione di Phase Locked Loop

I PLL sono spesso utilizzati per la sincronizzazione e per la sincronizzazione dei bit, la sincronizzazione dei simboli, la demodulazione coerente e l'estensione della soglia nella comunicazione spaziale.
I segnali modulati in frequenza possono essere demodulati utilizzando il PLL.
La nuova frequenza che è un multiplo della frequenza di riferimento in trasmettitori di comunicazione radio e sintetizzato mantenendo la stabilità della frequenza di riferimento con una nuova frequenza può essere ottenuto dai PLL.
Esistono numerose applicazioni per PLL in molti sistemi di comunicazione, computer e molti altri circuiti elettronici .
La seguente applicazione di PLL descrive l'uso di PLL come tensione a convertitore di frequenza .

Convertitore da tensione a frequenza (VFC) utilizzando un PLL

Nei sistemi di comunicazione, è necessario inviare segnali (considerare qui un segnale analogico) a lunga distanza con la massima precisione. A tale scopo viene utilizzato un convertitore tensione-frequenza, poiché è facile inviare un segnale in frequenza senza causare alcuna interferenza a lunga distanza utilizzando isolatori ottici, linee coassiali o twisted pair, collegamenti radio, collegamenti in fibra ottica .

Esistono due tipi di convertitori di tensione in frequenza tipo multivibratore VFC e saldo di carica tipo VFC.

Multivibratore tipo VFC

Multivibratore VFC

Nel multivibratore tipo VFC, il condensatore viene caricato e scaricato utilizzando la corrente ottenuta dalla tensione di ingresso. Viene fornito un ingresso di riferimento stabile per impostare le soglie di commutazione e la frequenza di uscita è proporzionale alla tensione di ingresso e ha un rapporto unità mark-space.

Tipo di bilanciamento della carica VFC

Charge Balance VFC

Il bilanciamento di carica VFC è costituito da un integratore, un comparatore e una sorgente di carica di precisione.Ogni volta che viene fornito un input all'integratore, viene caricato e se l'uscita di questo integratore raggiunge la soglia del comparatore, la fonte di carica viene attivata e carica fissa viene rimosso dall'integratore. La velocità di carica rimossa deve essere uguale alla velocità di carica fornita in modo tale che la frequenza innescata dalla sorgente di carica e l'ingresso all'integratore siano proporzionali tra loro.

Pertanto, questo articolo fornisce una breve descrizione di sistema ad anello bloccato in fase nel sistema di comunicazione. Inoltre, questo articolo può essere esteso tecnicamente in base ai tuoi suggerimenti e domande. Quindi, puoi rivolgerti a noi per qualsiasi assistenza tecnica pubblicando i tuoi commenti qui sotto.