a hurokerősítés. Ez azt jelenti, hogy a visszacsatolt erősítő a A 1 érték elérésekor bemeneti jel nélkül is szolgáltat kimeneti jelet, mivel A

Átírás

1 8. Oszcillátorok Az oszcillátorok, vagy rezgéskeltők olyan elektroniks áramkörök, amelyek egyenáramú tápenergiát elhasználva csillapítatlan periodiks elektromos eszültséget vagy áramot állítanak elő. Az előállított rezgés alakja lehet: nem szinszos, összetett, sok elharmoniks tartalmú jel szinszos, harmoniks jel A szinsos jellegű elektromos rezgések előállítására két módszer ismeretes: negatív ellenállású karakterisztikaszakasszal rendelkező elem alaklmazásával pozitív visszacsatolással ellátott erősítő elhasználásával A továbbiakban visszacsatolt harmoniks oszcillátorokkal oglalkoznk. Az oszcillátor elvi elépítését a 8. ábra szemlélteti. 8. ábra Harmoniks oszcillátor tömbvázlata Pozitív visszacsatolás esetén egy erősítő eredő erősítése növekszik a visszacsatolásmentes állapothoz képest: A Av A ahol A az eredeti erősítő erősítése, A v a visszacsatolt erősítő erősítése és A a hrokerősítés. Ez azt jelenti, hogy a visszacsatolt erősítő a A érték elérésekor bemeneti jel nélkül is szolgáltat kimeneti jelet, mivel A v. Ilyen eltétel mellett a visszacsatolt erősítő saját maga hozza létre a szükséges vezérlőjelet, (begerjed) és oszcillátorrá alakl. A gyakorlatban a hrokerősítés értékét nem lehet pontosan egységnyire beállítani. Ennek az a következménye, hogy a A eset az oszcilláció leállásához, a A eset pedig a végtelen nagy amplitdónövekedéshez vezet (8.2 ábra). A gyakorlatban ezt a tápeszültség korlátozza. Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-

2 8.2 ábra Oszcillátor kimenő jele, ha A, illetve A Állandó amplitúdójú kimeneti jelet úgy tdnk biztosítani, hogy ha a hrokerősítést meghatározó két tényező közül ( vagy A ) valamelyik amplitdóüggő. Ebben az esetben a hrokerősítés szabályozható és a kimeneti jel amplitúdójától ügg. Végül, bármilyen oszcillátornak szüksége van egy rekvenciameghatározó elemre, amely megszabja a az előállított rezgés rekvenciáját és időbeli leolyását. Ha egy eltöltött kondenzátor energiája egy indktivításon, vagy egy ellenálláson keresztül kisül, elektromos rezgések keletkeznek, amelyek rekvenciáját a következő összeüggések adják meg:, LC oszcillátorok esetén, illetve 2 L C, RC oszcillátorok esetén. 2 R C Az eddigiek alapján, külső visszacsatolással rendelkező oszcillátor működése két eltétel együttes teljesülése esetén lehetséges: áziseltétel: a pozitív visszacsatolás jelenléte: A amplitúdóeltétel: a hrokerősítés egységyi, vagy ennél nagyobb: A A rekvenciameghatározó elem elépítése szerint a harmoniks oszcillátorok lehetnek : LC, RC és kvarc oszcillátorok. 8. LC oszcillátorok Az LC oszcillátorok rekvenciameghatározó eleme a rezgőkör. Tekintettel arra, hogy kis rezonanciarekvenciához szükséges indktivitások és kapacitások értéke és mérete nagyon nagy, LC oszcillátorokat jellemzően khz eletti rekvenciákra készítenek. Ebben az esetben a rezgőkör eszültsége igen szélsőséges működési eltételek mellett is szinszos. Külön megvalósított amplitúdószabályozás nem mindig szükséges és a rezgőkör eszültségét alkalmazzk kimeneti eszültségként. Meisner oszcillátor A Meissner-oszcillátor visszacsatoló áramköre transzormátor, melynek egyik tekercse a vele párhzamosan kapcsolt kondenzátorral rezgőkört alkot. A működési rekvenciát a rezgőkör rezonanciarekvenciája határozza meg. A 8.3 ábrán hangolt kollektorkörű, öldelt emitteres, illetve hangolt kollektorkörű, öldelt bázisú Meissner-oszcillátor kapcsolása látható. Mindkét kapcsolásban R és R 2 ellenállások által képzett bázisosztó, valamint R 3 emitterellenállás határozzák meg a tranzisztor mnkapontját (ahhoz, hogy a rezgés beindljon, a tranzisztort A osztályú mnkapontba kell állítani). R és R 2 közös pontját mindkét áramkörben C kondenzátor hidegíti (öldeli le váltakozó áramköri szempontból). A 8.3.a ábra szerinti, öldelt emitteres kapcsolás kollektor- és báziseszültsége közötti áziskülönbség 8, a 36 -os ázisorgatáshoz tehát a visszacsatoló hálózatnak további 8 ázistolást kell biztosítania: amikor a kollektoreszültség növekszik, a báziseszültségnek csökkennie kell. A áziseltétel a transzormátor tekercseinek megelelő bekötésével biztosítható. A kapcsolási rajzon a transzormátor primer és szeknder tekercsének egy-egy kivezetése ponttal van megjelölve. A megjelölt kivezetéseken azonos ázisú a eszültség. Jelen esetben a 8 -os ázisordítást az biztosítja, hogy a kollektor a ponttal megjelölt, a bázis pedig a meg nem jelölt transzormátor kivezetéshez csatlakozik. A 8.3.b ábra öldelt bázisú kapcsolásában az emitter- és kollektoreszültség között nincs (azaz a) ázisorgatás, ezért a visszacsatoló hálózatnak sem szabad ázist ordítania. Ezért a tranzisztor kollektora és emittere is a transzormátor ponttal jelölt kivezetéseihez csatlakozik. A transzormátor áttételét mindkét kapcsolásban úgy választják meg, hogy az azonos legyen a tranzisztoros erősítő erősítésével, így teljesül a A amplitúdóeltétel. A rezgés mplitúdóját R 3 és C 2 elemek stabilizálják a tranzisztor mnkapontjának beállításával. Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-2

3 8.3 ábra Hangolt kollektorú Meissner oszcillátor: a - öldelt emitterű b - öldelt bázisú Hartley oszcillátor A Hartley-oszcillátor hasonlít a Meissner-oszcillátorra, a különbség annyi, hogy a transzormátort atotranszormátor azaz egy megcsapolt tekercs helyettesíti (8.4.a ábra). A tranzisztor (A osztályú) mnkapontját R, R 2 bázisosztó és R 3 állítja be. A működési rekvenciát L tekercs és a vele párhzamos C kondenzátor alkotta rezgőkör határozza meg. A tekercs megcsapolása a tápeszültségre van kapcsolva, ehhez a ponthoz képest a tekercs egyik illetve másik végén mérhető eszültség között 8 áziskülönbség mtatkozik. (A tekercs két vége és megcsapolása a hárompontkapcsolás három pontja.) A tekercs egyik vége a tranzisztor kollektorára, másik vége C kondenzátoron keresztül a bázisra van kötve, így tekintettel arra, hogy a öldelt emitteres tranzisztor maga is 8 ázist ordít a áziseltétel teljesül, pozitív visszacsatolás lép el. A visszacsatoló hálózat leosztását a tekercs megcsapolási pontjának alkalmas megválasztásával lehet úgy beállítani, hogy a A amplitúdóeltétel teljesüljön. A 8.4.b ábra közös sorce kapcsolásban működő, térvezérlésű tranzisztorral kivitelezett Hartley oszcillátor kapcsolását szemlélteti. Működési elve megegyezik a bipoláris tranzisztoros kapcsoláséval. 8.4 ábra Indktív hárompont kapcsolású Hartley oszcillátor: a - bipoláris b - térvezérlésű Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-3

4 Colpitts oszcillátor A Colpitts (kapacitív hárompontkapcsolású) oszcillátor rekvenciameghatározó eleme szintén rezgőkör, de nem a tekercs megcsapolásával, hanem a rezgőköri kapacitás két részre osztásával állítják elő a rezgőkör harmadik pontját, amelyhez képest a két végpont eszültsége 8 -os áziseltérést mtat (8.5.a ábra). A okozat mnkapontját mint az előző kapcsolásoknál is R, R 2 és R 3 ellenállás állítja be. A rezonanciarekvenciát L és C xc 2 értéke határozza meg. Az amplitúdóeltétel ( A ), C és C 2 arányának megelelő megválasztásával biztosítható. Az R 3 emitterellenállás negatív áramvisszacsatolást valósít meg, amely a rezgések amplitúdóját stabilizálja. Ha a rezgések amplitúdója növekszik, az emitteráram is nő, és az emelkedő emittereszültség a tranzisztor mnkapontját záróirányba tolja el. Ennek az eredménye az atomatiks szintszabályozás. A 8.5.b ábrán hasonló működésű, térvezérlésű tranzisztorral kivitelezett, Colpitts oszcillátor kapcsolása látható. 8.5 ábra Kapacitív hárompont kapcsolású Colpitts oszcillátor: a - bipoláris b - térvezérlésű Clapp oszcillátor A Clapp-oszcillátor (8.6 ábra) a Colpitts-éle oszcillátor módosított kivitele, ahol ebben az esetben 8.6 ábra Clapp oszcillátor Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-4

5 a tranzisztor nem a teljes rezgőkörre, hanem annak egy megcsapolt részére csatlakozik. (A rezgőköri kapacitás C, C 2, és C 3 soros eredője; a tranzisztorhoz C és C 2 kapcsolódik). A tranzisztor bemenő impedanciája így csak áttranszormálva terheli a rezgőkört, ezért a Clapposzcillátor rekvenciastabilitása igen jó. 8.2 RC oszcillátorok Kisrekvenciás tartományban (néhány Hz-től néhány khz-ig), olyan oszcillátorokat alkalmaznak, amelyekben RC hálózatok határozzák meg a rezgési rekvenciát, kiküszöbölve a nagy értékű és méretű indktivitásokat. Az ilyen kapcsolásokat RC oszcillátoroknak nevezzük. Előnyük az LC oszcillátorokhoz képest, hogy sokkal szélesebb rekvenciatartományt képesek leedni egy adott C max -C min arány esetén. Ez annak a következménye, hogy a rezgési rekvencia RC oszcillátoroknál -vel arányos, míg LC oszcillátoroknál -vel. Az RC oszcillátorok által R C L C szolgáltatott jelalak azonban az LC oszcillátorokhoz viszonyítva kevésbé szinszos jellegű. Fázistolós RC oszcillátor A ázistolós oszcillátor bipoláris és térvezérlésű tranzisztoros kapcsolása a 8.7 ábrán látható. A o berezgés áziseltétel, vagyis a a 8 -os áziseltolást három RC tag hozza létre egy bizonyos rekvencián. Ahhoz, hogy a berezgés bekövetkezen, a csillapítást erősítéssel kell ellensúlyozni, méghozzá akkora erősítéssel, mint amekkora a csillapítás. Az oszcilláció rekvenciája olyan értékű o lesz, amelynél az RC tagokból álló lánc pontosan 8 -os ázist ordít, vagyis az RC tagok által o létrehozott ázistolás összege a rezgési rekvencián ábra Fázistolós oszcillátor: a - bipoláris b - térvezérlésű -tranzisztorral A berezgés rekvencia értéke három, ázistoló láncnál: R C R2 C2 R3 C3 R C azonos elemekből álló 2 6 R C Mindkét kapcsolás a kap-, illetve a bázis-karakterisztika görbültségét használja el a kimeneti jel szintszabályozására. Ez általában elegendőnek bizonyl egyetlen rekvencia előállítása esetén. Wien hídas RC oszcillátor Az egyik legelterjedtebb és legegyszerübb RC oszcillátor a Wien hídas oszcillátor, amelynek tömbvázlatát a 8.8 ábra sszemlélteti. A híd kimeneti eszültsége rezonanciarekvencián (amikor a híd kiegyenlített), nlla. Ebben az esetben a Wien híd nem használható visszacsatoló hálózatként, mivel az erősítő bemenetére nem jt eszültség. Ezért a Wien hídat kismértékben kiegyenlítetté tesszük, és az R 3, R 4 rekvenciaüggetlen osztó megválasztásával az erősítő bemenetére jtó jel Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-5

6 szabályozható. Ha a rekvenciaüggetlen osztó osztásarányát a kimeneti jelszinttől üggővé tesszük, hatékony szintszabályozás valósíthtó meg. 8.8 ábra Wien hídas oszcillátor tömbvázlata A 8.9 ábra mőveleti erősítő elhasználásával megvalósított Wien hídas oszcillátor kapcsolását szemlélteti. A pozitív visszacsatolást a Wien híd R, C és R 2, C 2 elemeivel valósítjk meg, amelyek gyanakkor a rezgési rekvenciát is meghatározzák. A negatív visszacsatoló hálózat eladata a rezgési amplitúdó határolása és stabilizálása. Az R 4 változtatható ellenállástól ügg a létrehozott rezgések amplitúdójának nagysága. Ha R =R 2 =R és C =C 2 =C, a kapcsolás rezgési rekvenciája a következő összeüggéssel határozható meg: 2 R C A rezgési eltétel akor teljesül, amikor: R4 A v, vagyis, ha: R3 2 R4 3 R3 R4 Az oszcillátor rezgési rekvenciáját olyamatosan tdjk változtatni egy kettős potenciométer használatával, vagy okozatokban a C és C 2 kapacitások értékének átkapcsolásával. 8.9 ábra Wien hídas oszcillátor kapcsolása Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-6

7 8.3 Krisztályoszcillátorok (XO) Az eddig vizsgált oszcillátorokkal (gondos építés esetén is) legeljebb 4 értékű rekvenciastabilitás érhető el, mert a hőmérséklet változásával mind a rezgőköri kondenzátor kapacitása, mind a tekercs indktivitása, ezzel együtt pedig a rezonanciarekvencia és így az oszcillátor működési rekvenciája is változik. A rezgőkör helyett azonban rezgőkristály is 6 alkalmazható, melynek rekvenciastabilitása sokkal jobb, a... értéktartományban mozog. A piezzoelektromos krisztály az egymással szemben levő oldalaira kapcsolt váltakozó eszültség hatására bizonyos rekvencián mechanikai rezgéseket végez. Ezek a mechanikai rezgések aztán a két oldalon elektromos rezgéseket erdményeznek. Ez a jelenség a piezoelektromosság. Elektronikai célra a kvarckristályból megadott módon (metszetben) és meghatározott alakú lapkát vágnak ki, és azt olyan méretre csiszolják, hogy mechanikai rezonanciarekvenciája megegyezzen a kívánt rezgési rekvenciával. Amikor a rákapcsolt váltakozóeszültség rekvenciája megegyezik a kristály mechanikai méreteitől üggő rezonanciarekvenciájával, a kristály rezonál. A rezgőkristály úgy működik, mint egy elektromechanikai átalakító, azaz az elektromos energiát átalakítja mechanikai energiává, a mechanikai energiát pedig visszaalakítja elektromos energiává. Így a kapcsai között mérhető impedancia a működési rekvencia üggvényében változik. Elektromos szempontból a rezgőkristály a 8. ábrán látható kapcsolással helyettesíthető. 8. ábra Rezgőkristály elektromos helyettesítő képe Az L, C és R, a kristály piezoelektromos tlajdonságai által meghatározott értékek, C pedig a kivezetések kapacitásából adódik. A C kapacitás sokkal nagyobb mint a C kapacitás, ezért a kristály rezonanciarekvenciáját általában az L, C elem határozza meg. A kristályparaméterek nagyságrendje: C pf, C 2 pf, L, H, R ohm. Az L, C és R elemekből adódó, igen nagy jóságú rezgőkör soros rezonanciarekvenciája: 2 L C A soros rezonanciarekvencia ölött a soros LCR kör indktív jellegűvé válik, és C kapacítással egy párhzamos rezonancia jön létre. A párhzamos rezonanciarekvencia: p 2 L C C 2 L C Látható, hogy a jól deiniált, csak a kristály tlajdonságaitól üggő s -től eltérően p értékét erősen beolyásolja a kivezetés C kapacitása is. A beolyásolás csökkentése céljából a kristállyal célszerű egy olyan C p kondenzátort párhzamosan kapcsolni, amelynek kapacitása sokkal nagyobb C nél, így a párhzamos rezonanciarekvencia C C p C 2 L C C C 2 p L C lesz, azaz a párhzamos rezonanciarekvencia közvetlenül s ölé kerül, és a bizonytalan C és C p értékével nem kell számolni. Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-7

8 Párhzamos rezonanciájú Pierce kvarcoszcillátor Az LC oszcillátoroknál megismert, párhzamos rezgőkör rekvenciameghatározó elemmel működő oszcillátor kapcsolások megépíthetők úgy is, hogy a rezgőkört a párhzamos rezonancián működő kvarckristállyal helyettesítjük. (Természetesen hárompont-kapcsolású oszcillátorhoz itt nem tdjk megcsapolni a rezgőköri tekercset vagy megosztani a rezgőköri kondenzátort. A megelelő ázistolást/leosztást járlékos párhzamos eszültségosztó alkalmazásával lehet elérni.) A 8. ábra egy párhzamos rezonancián gerjesztett Pierce kapcsolású kvarcoszcillátor kapcsolását szemlélteti. 8. ábra Párhzamos rezonanciájú Pierce kapcsolású kvarcoszcillátor A C és C 2 kondenzátort úgy méretezzük, hogy soros eredőjük a párhzamos rezonanciánál amúgy is alkalmazandó C p értékét adják, arányk pedig meghatározza a visszacsatoló hálózat eszültségosztását. Ezzel állítható be a A amplitúdóeltétel. Soros rezonanciájú Pierce kvarcoszcillátor A soros rezonancia elhasználásával kedvezőbb működési jellemzők érhetők el, mivel - ellentétben a kristály párhzamos rezonanciájával - a rezonanciarekvencia semmilyen mértékben nem ügg C vagy C p kapacitástól. A 8.2 ábra egy párhzamos rezonancián gerjesztett Pierce kapcsolású kvarcoszcillátor kapcsolását szemlélteti. 8.2 ábra Soros rezonanciájú Pierce kapcsolású kvarcoszcillátor Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-8

9 Az elgondolás az, hogy az LC oszcillátor kvarcoszcillátorrá alakítható át, ha a kvarckristályt a visszacsatoló áramkörbe helyezzük. Ekkor gyanis csak a kvarckristály soros rezonanciáján jöhet létre a pozitív visszacsatolás és a működési rekvencia pontos értékét a nagy jóságú kvarc határozza meg. Miller kapcsolású kvarcoszcillátor A 8.3 ábra egy párhzamos rezonancián gerjesztett Miller kapcsolású hárompontos kvarcoszcillátor kapcsolási rajzát szemlélteti. A pozitív visszacsatolás a JFET C -el jelölt, draingate parazitakapacitása biztosítja ( C pf ). A drainkörben levő LC rezgőkört a kristály rezonanciarekvenciája alá hangoljk, ahol indktív jelleget mtat. 8.4 Feszültséggel vezérelhető oszcillátorok 8.3 ábra Miller kapcsolású kvarcoszcillátor Korszerű áramkörökben a rekvencia beállítása gyakran elektroniks úton, mechanikai mozgás (a orgókondenzátor tengelyének orgatása, a tekercs vasmagjának, vagy a trimmer kondenzátornak az állítása) nélkül szükséges. Ilyen esetben az oszcillátor rekvenciáját egy (külső áramkör által előállított) eszültséggel beolyásolják. Az ilyen, eszültséggel hangolható oszcillátort eszültségvezérelt oszcillátornak (VCO) nevezik. A 8.4 ábra példát mtat a rezgőkör rezonanciarekvenciájának eszültséggel való hangolására. 8.4 ábra Feszültséggel vezérelhető oszcillátor (VCO) Az oszcillátor rezgőkörét az L és C elemek alkotják, az áramkör többi részét a Szinszos eszültségű generátor tömb tartalmazza. A C kondenzátorral (C elválasztó kondenzátoron keresztül) párhzamosan kapcsolódik a D varicap dióda. A varicap diódát záró irányban előeszítve, kapacitást képez, melynek nagysága a záróeszültségtől ügg. Ha az eszültség a Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-9

10 jelzett polaritású, a D diódát záró irányban eszíti elő (katódja a pozitív), így nagyságával beolyásolható D kapacitása, ezzel együtt a rezgőkörben működő kapacitás, így változik a rezonanciarekvencia is. A C szerepe az, hogy a D diódára kapcsolt egyeneszültséget leválassza a rezgőkörről, hiszen az L tekercs egyenáramú ellenállása, és így ezt az egyeneszültséget rövidre zárná. Az R ellenállás helyett egy ojtótekercset is alkalmazhattnk volna hasonló eladattal: a D diódán, mint rezgőköri elemen keletkező nagyrekvenciás eszültséget választja le az eszültséget szolgáltató generátorról. (Ideális generátor esetén annak kapocseszültsége nem változhat, így ha közvetlenül volna D katódjára kötve, nem engedné, hogy azon a rezgőkörnek megelelő váltakozóeszültség alakljon ki.) 8.5 Fáziszárt hrkok (PLL=Phase Locked Loop) A technika ejlődésével egyre nagyobb az igény a stabil, nagy rekvenciapontosságú jelekre. Ilyen stabil rekvenciájú jelek csak kristályvezérelt oszcillátorral állíthatók elő. A kristályoszcillátor jelének rekvenciáját a rezgőkristály határozza meg, ezért a rekvencia változtatása a rezgőkristály cseréjével oldható meg. A áziszárt hrok áramköri összeállítás segítségével egyetlen nagy rekvenciastabilitású kristályoszcillátor elhasználásával gyanolyan rekvenciastabilitású, de más (beállítható) rekvenciájú jeleket tdnk előállítani. (Ezt az eljárást rekvenciaszintézis -nek nevezzük.) A áziszárt hrok (PLL) elemei: a ázisdetektor, az alláteresztő szűrő, és a eszültségvezérelt oszcillátor (Voltage Controlled Oscillator = VCO), ahogy a 8.5 ábra is szemlélteti. 8.5 ábra Fáziszárt hrok (PLL) tömbvázlata A ázisdetektor összehasonlítja egy periodiks bemenő jelnek és a VCO jelének a ázisát, és kimenetén a áziskülönbséggel arányos jel jelenik meg. Ez a jel az alláteresztő szűrőn keresztül a VCO vezérlő bemenetére kerül, és annak rekvenciáját úgy változtatja meg, hogy a bemenő jel és a VCO jele közötti áziskülönbség csökkenjen. A hrok akkor zárt, ha a VCO olyan vezérlő eszültséget kap, amelynek hatására rekvenciája pontosan megegyezik a bemenő jel rekvenciájával (a bemenő jel egy periódsára az oszcillátor jelének egy periódsa esik, ezek között áziskülönbség azonban lehet. A PLL megelelő méretezésével ez a áziskülönbség igen kis értékre állítható be). A 8.6 ábrán a ázisdetektor egy analóg szorzó áramkör, melynek egyik bemenetére az be rekvenciájú bemenő jel, másik bemenetére az O rekvenciájú VCO jel jt. Ismert, hogy két szinszos jel összeszorzásának eredménye gyancsak két szinszos jel: az egyik rekvenciája a két összeszorzott jel rekvenciájának összege (itt: be + O ), a másik jel rekvenciája pedig a két összeszorzott jel rekvenciájának a különbsége (itt: be - O vagy O - be, attól üggően, hogy O vagy be a nagyobb). Az alláteresztő szűrőt úgy méretezzük, az összegrekvenciás jel biztosan az alláteresztő szűrő zárótartományába essen, azon ne jsson át, ezért ez a PLL működése szempontjából érdektelen. Ha az be és O rekvenciák különbsége olyan nagy, hogy ez a különbségi Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-

11 rekvencia is az alláteresztő szűrő zárótartományába esik, az alláteresztő szűrőn semmilyen jel nem jt át, ezért ki kimenő eszültség nlla, és a VCO üresjárási rekvenciáján működik. Ha csökken a 8.6 ábra Fáziszárt hrok (PLL) be rekvencia úgy, hogy be - O az alláteresztő szűrő áteresztési tartományába kerüljön, akkor megkezdődik meg a hrok behúzása. Az alláteresztő szűrő kimenetén megjelenik egy be - O rekvenciájú ki jel. Az ki pozitív élperiódsában a VCO O rekvenciája nő, és ezzel közeledik be rekvenciához, így be - O rekvenciakülönbség csökken, tehát a élperiódsidő nő. ki negatív élperiódsában azonban a VCO rekvenciája csökken, ezért be - O nő, az ki jel élperiódsideje csökken. A olyamat eredménye az, hogy ki jel nem lesz szimmetriks: pozitív élperiódsa tovább tart, mint negatív élperiódsa, azaz a jel átlagértéke nem lesz, hanem egy pozitív érték. Tehát egy teljes ki perióds lezajlása tán a VCO rekvenciája átlagában közelebb kerül a bemenő jel rekvenciájához. A következő ki pozitív élperiódsban O még jobban megközelíti be -t, ezért a pozitív élperióds még hosszabb idejű lesz, s így tovább, ki jel átlagértéke egyre növekszik, miközben a VCO O rekvenciája egyre közelebb kerül be -hez. A olyamat végén a hrok záródik, O = be értéket vesz el, azaz az alláteresztő szűrőn egyeneszültség jelenik meg, amely éppen akkora, hogy a VCO rekvenciáját O = be értéken tartsa. Ez az egyeneszültség O és be áziskülönbségétől ügg. A PLL behúzási tartománya az a rekvenciatartomány, amelybe eső rekvenciájú bemenő jelekre a hrok zárni képes. Ha az be olyan lassan változik, hogy ki jel az alláteresztő szűrő áteresztő tartományában marad, a VCO követi a bemenő jel rekvenciáját, miközben a vezérlő eszültsége, (és a két jel áziskülönbsége is) változik. Ez a olyamat a VCO teljes vezérlési tartományában (benntartási tartomány) ennmarad, ha ebből a tartományból kikerülünk, a áziszár megszűnik. Ha be változása gyors, a változás az alláteresztő szűrőn nem jt át, és a VCO rekvenciája változatlan marad, ezért a PLL a bemenő jelet terhelő áziszajokat elnyomja. Frekvenciaszintézer A rekvenciaszintézer egy kellően stabil rekvenciájú reerenciajelből, PLL és a digitális rekvenciaosztó áramkörök segítségével állít elő a reerenciajellel azonos stabilitású, de más rekvenciájú jeleket (8.7 ábra). Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-

12 8.7 ábra PLL-s rekvenciaszintézer A nagystabilitású reerenciajelet kristályoszcillátor állítja elő. A kristályoszcillátor rekvenciáját az első rekvenciaosztó áramkör n-ed részére osztja, ez a jel kerül a ázisdetektor egyik bemenetére. A ázisdetektor másik bemenetére a VCO által előállított, s a második rekvenciaosztó által m-ed részére leosztott rekvenciájú jelet vezetjük. A ázisdetektor kimenőjele az alláteresztő szűrőn áthaladva szabályozza a VCO rekvenciáját. A hrok akkor van zárva, amikor a ázisdetektor két bemenetére azonos rekvenciájú (legeljebb eltérő ázisú) jel kerül. Ez a eltétel akkor teljesül, amikor a kristályoszcillátor rekvenciájának n-ed része megegyezik a VCO rekvenciájának m-ed részével: tehát: n VCO XO azaz m és n osztásviszony változtatásával a VCO rekvenciája (amely egyúttal a szintézer kimenő jele is) széles tartományban változtatható. A áziszár következtében a VCO így beállított rekvenciájú kimenő jele gyanolyan rekvenciastabilitású, mint a kristályoszcillátoré. VCO m XO n m Losonczi Lajos - Analóg áramkörök krzs - Sapientia Tdományegyetem Marosvásárhely 8-2