حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

[KINDA]

سلام میخواستم در مورد اینکه حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟ چه کاری انجام میده ؟ برام توضیح بدید ممنون میشم .

[danialfazilatpoor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

با سلام
( pll(phase-locked loop یک سیسنم کنترولی هست که ورودی خودش رو از سیگنال کلاکی که اسیلاتور می سازه میگیره و با توجه به تنظیماتی که ما براش انجام میدیم یک کلاک با فرکانس برابر یا مضربی از اون رو به ما میده.مثلا ما یک کلاک داریم با فرکانس 20Mhz و با pll اون رو به 220Mhz می رسونیم(یعنی ضرب در 11 میکنی).بصورت عمده در کامپیوتر ها و میکرو کنترولر ها استفاده میشه.مثلا توی اکثر میکرو ها توی واحد clock generator نگاه کنی هست. حالا اجزای تشکیل دهندش رو بخوای یک اشکار ساز فاز فرکانس/فیلتر پایین کذر البته از یک نوع خاص/نوسان ساز کنترول شونده با ولتاژ/شمارنده.حالا اگه میخواهی خیلی خوب بشناسیش یه ic بت معرفی مکنم داده برگشو بخونی به جوابه همه سوالات میرسی.HEF4046B ساخت شرکت nxp.

[mojalan]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

این توضیحی که دوستمون دادن یکی از کاربردهای pll هست.
در واقع کار اصلی pll همونطور که از اسمش بر میاد یه سیستم فیدبکدار هست که توی اون خروجی سعی میکنه با ورودی هم فاز بشه.
حالا اگه شما توی مسیر فیدبک یه تقسیم کننده بذاری عملا خروجی در یک فرکانس بالاتر (بسته به میزان تقسیم) روی فاز قفل میکنه.
https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

من متوجه این موضوع نشدم که قفل فاز چیه ؟ مثلا گفته میشه ورودی که به آشکارکننده فاز داده میشه را اگر از مقداری کم کنیم خروجی قفل میشه و یا اگر از مقداری بیشتر کنیم روی آن فرکانس قفل میشه یعنی چی ؟

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

دوست گرامی
یک PLL به طور ساده تشکیل شده از یک نوسان ساز کنترل شده توسط ولتاژ - یک مقایسه کننده فاز - یک تقویت کننده DC و یک فیلتر پایین گذر که تشکیل یک حلقه کنترلی را میدهند

در مرحله اول VCO ( نوسان ساز کنترل شده توسط ولتاژ ) به طور آزاد نوسان میکند .... در گام بعد سیگنال ورودی با نوسانات VCO مقایسه میشود و اختلاف آنها ( که خود یک موج مریعی سوزنی میباشد ) پس از عبور از یک فیلتر پایین گذر و تقویت به ورودی VCO اعمال میگردد
جهت اعمال این ولتاژ برابر شدن فاز و فرکانس VCO با سیگنال ورودی میباشد

زمانی فاز و فرکانس VCO با سیگنال ورودی مساوی شدند در اصطلاح گفته میشود که PLL روی فرکانس ورودی قفل شده

از PLL ها میتوان به صورت بسیار ابتکاری استفاده نمود
مثلا همانطور که دوستان اشاره کردند میتوان سیگنال ورودی را در عدد دلخواه ضرب نمود و یا تغییرات فرکانسی یک سیگنال را به صورت یک ولتاژ DC در اختیار داشت ( آشکار سازی FM ) یا ....

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

ممنون ، اما یه سوال یه جایی گفتید که زمانی که فاز و فرکانس VCO با هم برابر شدند خروجی روی فرکانس pll یا قفل می شود ؟ در اینجا منظورتون از فاز چیه ؟

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

ممنون ، اما یه سوال یه جایی گفتید که زمانی که فاز و فرکانس VCO با هم برابر شدند خروجی روی فرکانس pll یا قفل می شود ؟ در اینجا منظورتون از فاز چیه ؟

دوست عزیز
اگر دو موح کاملا بر هم منطبق باشند هم فاز و هم فرکانس هستند ولی اگر دارای فرکانس مساوی باسند ولی زمان شروع و خاتمه یکی نیاشه دیگه هم فاز نیستند و همین اختلاف اندک باید توسط مقایسه کننده یا comparator به صورت پالس و سپس توسط فیلتر پایین گذر به ولناژ DC تبدیل گردد.

مقایسه فاز دو سیگنال مربعی ( که در اکثر PLL ها مورد استفاده قرار میگیرد )

مقایسه فاز دو سیگنال سینوسی

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

میشه شکل ها رو یه بار دیگه بذارید ؟ نیفتادن .... ممنونم ببخشید زیاد سوال می پرسم اما میخواستم بدونم این تقسیم کننده فرکانس برای چی هست ؟ کاربردش توی pll چیه ؟

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

میشه شکل ها رو یه بار دیگه بذارید ؟ نیفتادن .... ممنونم ببخشید زیاد سوال می پرسم اما میخواستم بدونم این تقسیم کننده فرکانس برای چی هست ؟ کاربردش توی pll چیه ؟

دوست عزیز لینکها ویرایش شدند .... اگر هنوز دیده نمیشوند کش مرورگرتان را پاک کنید

در مورد تقسیم کننده فرکانس همانطور که دوستان هم اشاره کردند مورد کاربردش در ضرب فرکانس میباشد ...

به این ترتیب که خروجی نوسان ساز کنترل شده توسط واتاژ VCO پس از تقسیم بر N به ورودی مقایسه کننده اعمال میگردد ... در اینجا خروجی مقایسه کننده شروع به تغییر کرده و ولتاژ ورودی VCO نیز تا اندازه ای تغییر میکند که فرکانس ورودی به مقایسه کننده از VCO با فرکانس ورودی مساوی شود و چون بر N تقسیم شده است قاعدتا فرکانس خروجی VCO قبل از تقسیم N برابر آن میباشد ...

یعنی به ربان عادی یک جوری سرش کلاه میگذاریم :nice:

در اینجا فرکانس نقطه A قبل از تقسیم بر N در حقیقت N برابر فرکانس ورودی میباشد یا به بیان دیگر فرکانس ورودی ضربدر N شده است

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

بسیار سپاس خیلی خوب گفتید !! :applause:

فقط دو تا سوال دو تا شکل موج سینوسی که گذاشتید با هم اختلاف فاز دارند ؟ فاز در شکل موج مربعی رو هم که گذاشتید متوجه نشدم میشه با شکل توضیح دهید ! سپاس
یه جا خوندم کاربرد pll در سنتز کننده های فرکانس میشه بگید یعنی چی ؟ ممنون

---

اضافه شده در تاریخ :
در جایی خوندم یکی از کاربرد های حلقه قفل فاز در سنتز کننده های فرکانس و در جایی خوندم یکی از کاربردهای آن در آشکارسازی FM است میشه توضیح بدید ممنون

---

اضافه شده در تاریخ :
کسی از دوستان نیست ادامه بحث رو بگیره جواب بده ....

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

دوست عزیز

در مورد سنتز کننده های فرکانس که صحبت کردیم ....در یک سنتز کننده عمومی فقط یک شمازنده تقسیم بر N قابل برنامه ریزی اضافه میگردد که با استفاده از آن بتوانیم N را مطابق نیاز تغییر دهیم
البته در اینجا شاید ذکر این نکته خالی از لطف نباشد که با گسترده شدن استفاده از میکروکنترلها دسترسی به یک فرکانس متغییر و دقیق میتواند بسیار آسانتر و با ضریب اطمینان بیشتری صورت گیرد

در مورد آشکارساز FM نیز قضیه بسیار ساده میباشد و تنها کافی است یک PLL بر روی فرکانس ورودی قفل گردد ...در این صورت تغییرات ولتاژ تقویت کننده DC همان تغییرات فرکانس میباشد ...یعنی شکل موج مورد نظر قبل از مدوله شدن

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

ممنون اما آشکارسازهای FM رو متوجه نشدم ! میشه کمی بیشتر توضیح بدید .ممنون میشم...

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

ممنون اما آشکارسازهای FM رو متوجه نشدم ! میشه کمی بیشتر توضیح بدید .ممنون میشم...

اجازه بدهید اول کمی در مورد مدولاسیون صحبت کنیم

چنانکه جتما اطلاع دارید برای ارسال سیگنالهایی با فرکانس کم و متغیر مثل صدا به فواصل طولانی با استفاده از امواج الکترومانیتیک نیازمند عملی به نام مدولاسیون میباشیم که به طور ساده به معنی سوار کردن امواج صدا بر روی موج حامل میباشد

استفاده از مدولاسیون به چند دلیل میباشد
1 - موج صدا یا پیام یا .... دارای فرکانس پایین میباشد و قاعدتا نیازمند آنتنهای بزرگ و فرستنده های پرقدرت است
2 - موج صدا درایا فرکانس متغیر بوده و در طول موج خاصی قابل دریافت نمیباشد
3 - صدا در محدوده شنوایی انسان دارای فرکانس 20 تا 20000 میباشد که سبب تداخل فرستنده های مختلف میگردد

بنابر این مجبور به استفاده از یک موج حامل Carrier میباشیم که دارای فرکانس ثابت و بسیار بیشتر از صدا میباشد

روشهای سوار کردن صدا ( یا اطلاعات ) بر روی موج حامل ( مدولاسیون ) بسیار گسترده میباشد که دو روش قدیمی و بسیار رایج آن AM و FM میباشند

در روش AM که قدیمیترین روش ارسال میباشد دامنه موج حامل متناسب با شدت صدا تغییر میکند
و در روش FM فرکانس موج حامل متناسب با صدا تغییر میکند

در حقیقت در یک مدولاسیون FM ما با یک موج حامل روبرو میباشیم که فرکانس آن مطابق الگو صدای ارسال شده تغییر میکند

خوب حالا برای رسیدن به موج اولیه صدا میتوانیم از یک PLL استفاده کنیم ....
در PLL به منظور قفل شدن بر روی فرکانس ورودی ( یا برابر شدن فرکانس VCO ) با فرکانس ورودی لازم است خروجی مقایسه کننده فرکانس به طور مداوم تغییر کند ( زیرا فرکانس ورودی متناسب با صدا تغییر میکند ) این تغییرات پس از عبور از فیلتر پایین گذر و تقویت به ورودی VCO اعمال میگردد ( تا حلقه قفل شده پابرجا بماند ) و در حقیقت میزان این تغییرات دقیقا متناسب با تغییرات فرکانس موج ورودی یا همان صدا اولیه میباشد .
یعنی فقط کافیه خروجی فیلتر پایین گذر را قبل یا بعد از تقویت به عنوان صدا اولیه در نظر بگیریم .....

[KINDA]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

اگر پیام ما فقط حاوی صدا نباشد و تصویر نیز به همراه آن باشد آن وقت دوباره می گوییم در روش FM فرکانس موج حامل متناسب با صدا تغییر می کند ؟

سوال دوم اینکه جمله زیر رو میشه واضح تر وضیح بدین ؟ متوجه نشدم !
((در PLL به منظور قفل شدن بر روی فرکانس ورودی ( یا برابر شدن فرکانس VCO ) با فرکانس ورودی لازم است خروجی مقایسه کننده فرکانس به طور مداوم تغییر کند ( زیرا فرکانس ورودی متناسب با صدا تغییر میکند ) این تغییرات پس از عبور از فیلتر پایین گذر و تقویت به ورودی VCO اعمال میگردد ( تا حلقه قفل شده پابرجا بماند ) و در حقیقت میزان این تغییرات دقیقا متناسب با تغییرات فرکانس موج ورودی یا همان صدا اولیه میباشد .
یعنی فقط کافیه خروجی فیلتر پایین گذر را قبل یا بعد از تقویت به عنوان صدا اولیه در نظر بگیریم .....))

[emitor]

پاسخ : حلقه قفل فاز یا PLL چیه ؟

دوست عزیز

موج اطلاعات میتواند صدا ، تصویر و یا هر نوع دیتای دیگری را شامل گردد ولی جهت اطلاع عرض میکنم که در سیستم قدیمی تلویزیون آنالوگ معمولا از مدولاسیون AM جهت ارسال تصویر استفاده میگردید ...

همچنین باید به خاطر داشته باشید که معمولا فرکانس موج حامل را از فرکانس موج دیتا خیلی بیشتر در نظر میگیرند و نیز اینکه به اندازه پهنا موج دیتا باید در موج حامل فاصله در نظر گرفته بشه

به طور مثال در یک دوربین آنالوگ تلویزیونی ، موج ویدئویی دارای فرکانس 50 هرتز تا حدود 4 مگاهرتز میباشد .... اگر برای مدولاسیون این موج از یک حامل 200 مگاهرتزی استفاده کنیم محدوده فرکانسی 196 تا 204 مگاهرتز اشغال میگردد ....یعنی برای کانال بعدی باید از از 208 به بالا استفاده کنیم که با یک مقدار فاسله برای ضریب اطمینان بیشتر مثلا کانل بعدی در فرکانس 215 مگاهرتز میباشد ....

http://tinyurl.com/ozwx7bl

http://tinyurl.com/nukcyde

http://tinyurl.com/pqfo4ul

در مورد آشکارسازی FM با PLL هم قضیه بسیار ساده است ...
فرکانس ورودی ( یا همان حامل ) بسته به الگو صدا تغییر میکند
VCO باید بتواند این تغییرات را دنبال کند
به این منظور اختلاف فرکانس VCO با موج ورودی توسط مقایسه کننده و فیلتر پایین گذر تهیه شده و پس از تقویت به VCO اعمال میگردد
ولتاژ اعمال شده به VCO دقیقا مطابق تغییرات موج حامل یا همان صدا میباشد