|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Контур третьего порядка. Несмотря на то что схемы контуров третьего порядка не очень просты, их целесообразно использовать в некоторых случаях. Ниже показывается, что если на входе контура частота изменяется линейно (входная частота изменяется с постоянной скоростью), то контур второго порядка дает установившуюся погрешность фазы или динамическое отставание. Контур третьего порядка со схемой фильтра, который состоит из двух активных последовательно расположенных интеграторов (рис. 3.4, а), приводит к нулевому динамическому от-  Вход Выход  Рис. 3.4. Используемые конфигурации фильтров для контура третьего порядка. о) f (5)=(st2+1>(ST,-H)/(5%t3), т,=С,У?1. 1:2=С,У?2, i;j=C2%. г, = ад,; б) Р (s) s (№+ 1)/[ЭТ1 1)1, С, < С,, xi=R,Ci, х1=Я,С-г. x, = RiC,. ставанию что является определенным преимуществом. Передаточная функция этой схемы определяется выражением His) (3.13) Ha рис. 3.4, б показан еще один фильтр, используемый в контуре третьего порядка. Без конденсатора Ci этот фильтр похож на фильтр, показанный на рис. 3.2, в. Конденсатор иногда добавляют для обеспечения дополнительного затухания в схеме на высоких частотах. Передаточная функция дается выражением His) = sXiX2 + sT, + KsX2 + К (3.14) Сравним затухание этой передаточной функции на высоких частотах (al/s) с таким же в контуре второго порядка (al/s). В отличие от контура второго порядка, который является безусловно устойчивым, обеспечение устойчивости в контуре третьего порядка является важной задачей. /ш.вь,х = -£-5/(/«)РС0. Интеграл в указанном уравнении представляет ширину полосы частот шума на выходе и определяется как шумовая полоса контура следующим образом: B = ii\\HiM?d(o{t,+ l/4Q (3.15) в герцах для контура второго порядка с высоким усилением. Для заданной частоты u)„ полоса В оказывается минимальной тогда, когда t, лежит в пределах 0,4-0,8. Эффективная добротность Q контура определяется по формуле Рэфф = М25), (3.16) где fo - частота самовозбуждения ГУН. Чувствительность ГУН к любому шуму, модулирующему вход, зависит от эффективной добротности, а не от добротности параллельного резонансного контура в ГУН. Например, в генераторе с кварцевой стабилизацией частоты добротность может быть очень высокой (>-10), но эффективная добротность контура составит только около 10 Поэтому шумовая полоса частот на выходе будет ±f/B. Критерий выбора шумовой полосы при разработке контура ФАП зависит от сферы ее применения. Такие схемы ФАП обычно бывают двух типов - со слежением за несущей частотой и со слежением за модулирующим сигналом. Схемы слежения за несущей предназначены для восстановления чистой несущей частоты или тактов из входного сигнала, который может иметь частотную или фазовую модуляцию или значительный шум, и поэтому должны иметь возможно узкую полосу пропускания. С другой стороны, схемы ФАП слежения за модулирующим сигналом предназначены работать в качестве фазовых детекторов (дискриминаторов), где на выходе фильтра должна воспроизводиться основная полоса частот, фаза или частота модуляции несущей.. В этих применениях ширина полосы пропускания схемы должна быть больше, чем самая высокая модулирующая частота. 3.16. Шумовые характеристики Шумовая полоса. Чрезвычайно важной характеристикой схемы является шумовая полоса. Если фаза сигнала ка входе фазового детектора модулируется белым шумом с равномерным спектром Ф, то шум на выходе ГУН определяется выражением Шумовой порог. Допустим, что, несмотря на шум на входе, контур ФАП находится в режиме захвата, а характеристики нижних частот контура, выведенные из линейных передаточных функций [выражение (3.15)], выбраковывают полосу частот шума. Однако если шум на входе очень сильный и превышает порог [входное отношение сигнал/шум (С/Ш) меньше, чем критическое значение], то контур начинает проскакивать циклы, а если С/Ш становится даже меньше, то контур в конце концов может выйти из режима захвата. Работа контура при таких условиях становится сильно нелинейной, и снижение шума, определяемое концепцией шумовой полосы частот, больше не имеет места. Шумовой порог зависит от структуры контура, особенно от характеристик фазового детектора и фильтра. Мы попытаемся оценить шумовой порог для контура в предположении, что фазовый детектор имеет выходную пилообразную характеристику, как показано на рис. 3.5. Мы рассмотрим различные типы фазо- mowa гюиоя  Устойчивая -работа- Неустойчивая работа Рис. 3.5. Шумовой порог в фазовом детекторе с пилообразной характеристикой. вого детектора и его выходные характеристики, включая пилообразную, в разд. 3.3. Предположим, что в установившемся состоянии фе - О, НО из-за шума на выходе величина фе колеблется около своей точки покоя. Если такое отклонение фе меньше ±л, то рабочая точка возвратится в свою точку покоя. Если, однако, фе благодаря шумовым выбросам превысит rtjx, то контур проскакивает цикл и устанавливается в новой рабочей точке покоя 2я или -2я. В условиях сильного шума может быть сразу несколько проска-киваний и в конце концов контур может совсем потерять режим захвата. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [ 41 ] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |