Vòng khóa pha

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm
Sơ đồ Vòng khóa pha. Y(s): Tín hiệu vào, E(s): Lỗi pha, C(s): Lỗi pha đã lọc, fout: Tín hiệu ra tần số trước khi chia tần. Optionaler Frequenzteiler: Khối chia tần tùy chọn

Vòng khóa pha, viết tắt theo tiếng AnhPLL (phase-locked loop) là một hệ thống mạch điện được điều khiển tạo ra một tín hiệu ngõ ra có pha liên quan đến pha của tín hiệu ngõ vào.[1]

Vòng khóa pha cho các tần số không quá cao được tích hợp thành vi mạch CMOSCD4046NE565.

Nguyên lý hoạt động[sửa | sửa mã nguồn]

Có nhiều loại khác nhau, đơn giản nhất là mạch điện tử lập ra vòng phản hồi bao gồm:

  1. Mạch so pha ("phase detector" hay "phase comparator"), so sánh tín hiệu vào với tín hiệu cùng tần số từ VCO tạo ra, cho ra kết quả là lỗi pha hoặc lệch pha.
  2. Mạch lọc lỗi pha tùy chọn, để làm trơn ở mức phù hợp, và thường phải có khuếch đại DC.
  3. Mạch VCO (voltage controlled oscillator, mạch "dao động điều khiển bằng điện áp"), là dao động có tần số điều khiển được, được điều khiển bằng tín hiệu "lỗi pha" theo cách phù hợp, tạo ra một tín hiệu tuần hoàn thường là xung vuông.
  4. Mạch chia tần tùy chọn, chia tần số từ VCO nếu VCO phát xung ở tần số cao hơn tần của tín hiệu vào.

Tín hiệu vào thường được khuếch đại và hạn chế biên độ để đạt dạng gần vuông khi đưa vào vòng khóa pha. Lỗi pha càng lớn thì VCO càng chỉnh tần số để về mức tần và pha phù hợp với tín hiệu vào. Việc giữ pha tín hiệu ngõ vào và ngõ ra trong bước khóa cũng ngụ ý giữ tần số ngõ vào và ngõ ra như nhau. Do đó, ngoài việc đồng bộ hóa các tín hiệu, một vòng lặp đã khóa pha có thể theo dõi một tần số ngõ vào.

Khi bố trí VCO gồm có mạch dao động ở tần số cao gấp 2N lần rồi chia tần đến tần số tín hiệu ngõ vào, thì có thể lấy ra một tần số là bội số của tần số tín hiệu ngõ vào, tức là PLL làm việc như một mạch nhân tần. Thuộc tính này được sử dụng để đồng bộ đồng hồ nhịp máy tính, giải điều chế, và tổng hợp tần số.

IC vòng khóa pha ON Semiconductor HC4046A

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Vòng khóa pha được sử dụng rộng rãi trong phát thanh, viễn thông, máy tính và các ứng dụng khác của kỹ thuật điện tử. Chúng được sử dụng để giải điều chế một tín hiệu, phục hồi tín hiệu từ một kênh truyền thông bị nhiễu, và nhân tần một tần số ngõ vào (tổng hợp tần số), hoặc phân phối chính xác xung nhịp trong các mạch logic kỹ thuật số như bộ vi xử lý.

Hiện nay một phần mạch khóa pha tín hiệu được tích hợp trong mạch tích hợp duy nhất, nên kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử hiện đại, với tần số ra từ một phần nhỏ của một hertz lên đến nhiều gigahertz [2].

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ A. J. Viterbi, Principles of Coherent Communication, McGraw-Hill, New York, 1966
  2. ^ A. B. Grebene, H. R. Camenzind, "Phase Locking As A New Approach For Tuned Integrated Circuits", ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 100–101, Feb. 1969.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Banerjee, Dean (2006). PLL Performance, Simulation and Design Handbook (ấn bản 4). National Semiconductor. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 9 năm 2012. Truy cập ngày 21 tháng 12 năm 2017.
  • Best, R. E. (2003). Phase-locked Loops: Design, Simulation and Applications. McGraw-Hill. ISBN 0-07-141201-8.
  • de Bellescize, Henri (tháng 6 năm 1932). La réception Synchrone. L'Onde Electrique. 11. tr. 230–240.
  • Dorf, Richard C. (1993). The Electrical Engineering Handbook. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-0185-8.
  • Egan, William F. (1998). Phase-Lock Basics. John Wiley & Sons.. (provides useful Matlab scripts for simulation)
  • Egan, William F. (2000). Frequency Synthesis by Phase Lock (ấn bản 2). John Wiley and Sons.. (provides useful Matlab scripts for simulation)
  • Gardner, Floyd M. (2005). Phaselock Techniques (ấn bản 3). Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-43063-6.
  • Klapper, J.; Frankle, J. T. (1972). Phase-Locked and Frequency-Feedback Systems. Academic Press.. (FM Demodulation)
  • Kundert, Ken (tháng 8 năm 2006). Predicting the Phase Noise and Jitter of PLL-Based Frequency Synthesizers (PDF) . Designer's Guide Consulting, Inc.
  • Liu, Mingliang (ngày 21 tháng 2 năm 2006). Build a 1.5-V 2.4-GHz CMOS PLL. Wireless Net Design Line. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 7 năm 2010.. An article on designing a standard PLL IC for Bluetooth applications. * Wolaver, Dan H. (1991). Phase-Locked Loop Circuit Design. Prentice Hall. ISBN 0-13-662743-9.
  • Phase locked loop primer Includes embedded video.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]