آشکارسازهای فقط حساس به فاز:
آشکارسازهای فازی که فقط به اختلاف فاز بین سیگنال ها حساس هستند را می توان ساده ترین و سر راست ترین نوع از آشکارسازهای فاز دانست.
همان طور که از نام این آشکارساز مشخص است، خروجی این مدارات فقط به اختلاف فاز موجود بین دو سیگنال ورودی بستگی دارد.
زمانی که اختلاف فاز موجود بین دو سیگنال ورودی پایدار باشد، آشکارسازهای فاز یک ولتاژ ثابت را در خروجی تولید می کنند.
اما زمانی که بین دو سیگنال، اختلاف فرکانس نیز وجود داشته باشد، آن گاه اختلاف فاز بین دو سیگنال متغیر است و در نتیجه در خروجی یک ولتاژ متغیر، دارای فرکانس برابر با اختلاف فرکانس بین دو سیگنال ورودی تولید می شود. اختلاف فرکانس، یکی از راه های به دست آوردن اختلاف فاز است.
با این حال، امکان دارد که سیگنال های با فرکانس متفاوت، خارج از باند عبور (Pass Band) مربوط به فیلتر حلقه (Loop Filter) و در نتیجه کل حلقه قفل فاز قرار بگیرند.
اگر این اتفاق بیفتد، آن گاه هیچ ولتاژ اختلافی از فیلتر حلقه PLL و اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ (Voltage Controlled Oscillator) یا VCO عبور نخواهد کرد تا اصطلاحا حلقه را قفل کند.
این بدین معنی است که فقط یک بازه محدود است که حلقه قفل فاز می تواند در آن تطبیق فاز را انجام دهد. این بازه را بازه تسخیر (Capture Range) می گویند.
زمانی که حلقه در حالت قفل باشد، می تواند بازه وسیع تری از فرکانس ها را در کنترل خود داشته باشد. در کنار این روش، امکان استفاده از آشکارسازهای فاز و فرکانس نیز برای حل این مسئله وجود دارد.
اسیلاتور باید نزدیک به فرکانس نوسان مرجع هدایت شود. برای رسیدن به این هدف، روش های متعددی وجود دارد.
یکی از این روش ها، کاهش بازه تنظیم اسیلاتور است تا اختلاف حاصل شده، همواره در داخل باند عبور فیلتر حلقه قرار داشته باشد.
روش دیگر برای انجام این کار، این است که یک ولتاژ تنظیم شده دیگر را با فیدبک از حلقه ترکیب کرد تا اطمینان حاصل شود که اسیلاتور در ناحیه درست قرار دارد.
این روش معمولا در سیستم های میکروپروسسوری اتخاذ می شود که در آن ها امکان محاسبه ولتاژ صحیح در هر شرایطی وجود دارد. انواع مختلفی از آشکارسازهای فقط حساس به فاز وجود دارند.
آشکارساز فاز میکسر متعادل دوتایی (Double Balanced Mixer Phase Detector):
آشکارساز فاز میکسر متعادل دوتایی یا میکسر حلقه دیودی، یکی از ساده ترین مدارات آشکارساز فاز محسوب می شود.
این نوع از آشکارسازهای فاز عملکرد موثری دارند و می توانند با استفاده از ماژول حلقه دیود استاندارد پیاده سازی شوند. در تصویر زیر نمایی از میکسر متعادل دوتایی یا حلقه دیود به عنوان آشکارساز فاز را می توان مشاهده کرد.
با استفاده از محاسبات ریاضی می توان نشان داد که ولتاژ در پورت IF از میکسر حلقه دیود متناسب با کسینوس اختلاف فاز بین ورودی در RF و LO در حلقه دیود تغییر می کند.
این بدین معنی است که برای اختلاف فاز صفر درجه و نیز در ضرایب فرد ازπ2، ولتاژ برابر با صفر ولت به دست می آید.
مقادیر بیشینه و کمینه ولتاژ در نقاطی دیده می شوند که اختلاف فاز ضریبی ازπ باشد. در تصویر زیر، منحنی مشخصه پاسخ آشکارساز فاز حلقه دیود را می توان مشاهده کرد.
آشکارساز فاز گیت منطقی XOR:
یک نوع دیگر از آشکارسازهای فاز، مدار آشکارساز فاز گیت منطقی XOR است. این مدار می تواند آشکارسازی فاز را در برخی کاربردها به صورت موثر انجام دهد. این مدار از یک گیت منطقی XOR تشکیل شده است.
به دلیل اینکه مدار دارای خروجی دیجیتال است، می تواند به آسانی در بسیاری از مدارات حلقه قفل فاز مورد استفاده قرار گیرد؛ زیرا در حال حاضر بسیاری از مدارت حلقه قفل فاز دارای فرمت دیجیتالی هستند.
البته یک مدار آشکارساز فاز گیت XOR را می توان با استفاده از المان های گسسته نیز ایجاد کرد تا گستره وسیعی از سطوح اندازه گیری و انتخاب های دیگری را در اختیار کاربر قرار دهد.
در تصویر زیر، یک مدار آشکارساز فاز با استفاده از گیت XOR را می توان مشاهده کرد.
با استفاده از دیاگرام زیر می توان به نحوه تشخیص اختلاف فاز در یک آشکارساز فاز گیت XOR پی برد.
با دقت در شکل بالا می توان دید که با استفاده از این شکل موج ها، گیت منطقی XOR به عنوان یک آشکارساز فاز ساده اما موثر می تواند مورد استفاده قرار گیرد. اما همان طور که انتظار می رود، این مدار ساده آشکارساز فاز، چند نقطه ضعف نیز دارد:
نقطه قفل نرمال در مدار آشکارساز فاز گیت XOR نیز در نقطه انتقال فاز استاتیک 90 درجه قرار دارد.
البته باید به این نکته توجه کرد که برخلاف یک آشکارساز فاز میکسر آنالوگ، نوع XOR مستقل از دامنه ورودی است و نیز در طول بازه فازπ دارای شیب ثابت است.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
