Фильтр нижних частот, подключаемый к выходу фазового детектора, служит для сглаживания сигнала ошибки и подавления остатков двух входных сигналов переменного тока.

Усилитель постоянного тока можно включить в схему, а можно без него и обойтись. Он выполняет функцию приведения потенциала постоянного тока с выхода фазового детектора куров-ню, подходящему для УГ. Если потенциал детектора сразу уже имеет этот уровень, то усилитель постоянного тока не нужен.

Для того чтобы понять, как работает схема ФАП, лучше всего для начала рассмотреть случай, когда частота входного сигнала в точности равна частоте УГ. При этом выход фазового детектора равен нулю.

В таком случае на фильтр нижних частот и на усилитель постоянного тока входной сигнал не поступает. В связи с этим напряжение, приложенное к входу УГ, равно либо нулю, либо некоторому постоянному уровню смещения, определяемому усилителем постоянного тока или внешней схемой делителя напряжения. В результате действующий на входе УГ уровень не изменился, поэтому не изменилась выходная частота УГ.

Что же произойдет, если частота входного сигнала не будет равна частоте УГ? В этом случае на выходе фазового детектора появится потенциал постоянного тока, пропорциональный разности частот. Он будет усиливаться усилителем постоянного тока и будет поступать на вход УГ. Таким образом, состояние входа УГ изменится и в результате начнет изменяться частота на выходе УГ. Это изменение будет продолжаться до тех пор, пока разность частот будет отлична от нуля, т. е. пока выход фазового детектора не станет равен нулю.

Рассмотрим теперь, что произойдет, если частота на входе изменится и будет очень сильно отличаться от частоты УГ. Если разница очень велика, то сигнал на выходе фазового детектора будет иметь слишком высокий уровень для входа УГ и схема не будет работать как следует.

Состояние схемы ФАП, при котором частота УГ поддерживается постоянной относительно частоты входного источника, называется удержанием. Если частота входного сигнала примет такое значение, которое УГ не может «захватить», то состояние удержания не установится. Полоса захвата - это диапазон час-

В книге есть одна неточность, на которую следует обратить внимание читателя. При анализе системы фазовой автоподстройки частоты, функциональная схема которой приведена в гл 8, говорится, что при расстройке частоты входного сигнала относительно частоты управляемого генератора напряжение на выходе фазового детектора будет равно нулю в установившемся режиме. Это не так, так как при нулевом напряжении на выходе фазового детектора частота управляемого генератора примет значение, которое отличается от частоты входного сигнала на величину первоначальной расстройки Для правильного уяснения принципов работы схемы фазовой автоподстройки частоты следует обратиться к дополнительной литературе. - Прим. ред.

Эталонный кварцевый генератор

Фазовый детектор

Управля

ющий

сигнал пост тока

-фильтр ИЧ

Рис 8.2. Функциональная схема устройства ФАП со счетчиком, имеющим коэффициент деления N.

ТОТ, в котором всегда устанавливается состояние удержания. Иногда она определяется как частота (т. е. столько-то килогерц), а может быть выражена в процентах от центральной частоты.

На рис 8.2 показана разновидность схемы ФАП, в которой частота УГ не равна растоте входного сигнала. В случае, который здесь показан, входная частота снимается с эталонного стабильного кварцевого генератора. Схема этого типа находит широкое применение, например ее используют в современной 40-канальной радиостанции С-диапазона, где она служит для управления частотой передатчика и приемника. Ее можно также встретить в недавно появившемся семействе генераторов ВЧ-сигналов, обеспечивающих высокую точность при относительно невысокой стоимости. В этих примерах УГ используется вместо обычных генераторов.

Необходимость этой замены связана с тем, что стабильность работы LC-генераторов нарушается под влиянием изменений температуры и вибраций. С другой стороны, кварцевые элементы характеризуются гораздо более высокой стабильностью при тех же условиях работы. Правда, они несколько дороже. Дороже настолько, что, например, 40-канальная радиостанция для диапазона С, которая должна была бы иметь приемный и передающий кварц в каждом канале, превратилась бы в недосягаемую роскошь. Цена осталась достаточно высокой даже после появления псевдосинтезатора кварцевого типа. С другой стороны, синтезатор с ФАП обеспечивает для всех 40 каналов стабильность и точность, близкие к стабильности и точности эталонного кварцевого генератора, и все это сравнительно недорого. Частоту УГ, которая нередко значительно превосходит частоту эталонного генератора, устанавливают путем регулировки коэффициента деления двоичного счетчика.

Схему ФАП используют также при демодуляции ЧМ частотно-модулированных) сигналов. ЧМ-сигналы изменяются от-

носительно средней частоты или частоты покоя в соответствии с изменением модулирующего сигнала звуковой частоты. Обычные частотные детекторы - это довольно деликатные устройства, в которых используются радиочастотные фазовые трансформаторы. Если же несущая ЧМ-сигнала имеет низкую частоту, что довольно часто встречается в аппаратуре, то задача создания такого устройства становится почти безнадежной, так как низкочастотные подстраиваемые трансформаторы громоздки и неудобны в работе. Для того чтобы произвести демодуляцию, лучше всеего воспользоваться простой интегральной схемой ФАП.

Демодуляция ЧМ-сигналов с помощью схемы ФАП

Возьмем схему ФАП, такую, какая показана на рис. 8.1. На вход будем подавать ЧМ-сигнал с УПЧ (усилителя промежуточной частоты) радиоприемника или телеметрический ЧМ-сигнал звуковой частоты с ЧМ-несущей с магнитофона или какого-нибудь другого устройства. Что касается последнего случая, то оказывается, что в большинстве магнитофонов для низкочастотной аналоговой аппаратуры используется ЧМ-несущая в диапазоне звуковых частот.

Если сигнал не модулирован, то УГ находится в состоянии удержания и сигнал ошибки равен нулю. Если на вход подать ЧМ-сигнал, то УГ выйдет из состояния удержания и на выходе фазового детектора появится сигнал ошибки. Этот сигнал представляет собой напряжение постоянного тока, которое изменяется при изменении частоты входного сигнала - обычный режим фазовой аВТОподстройки. Но изменения частоты обусловлены изменением модулированной несущей, значит изменения напряжения на выходе детектора представляют собой закон модуляции.

Демодуляция частотно-манипулированного сигнала с помощью схемы ФАП

Фирма Signetics выпускает несколько интегральных схем ФАП; среди наиболее популярных можно назвать схемы типа 565 и 567. На рис. 8.3 показано использование схемы 565 в качестве специального частотного детектора, который преобразует частотно-манипулированный (ЧМн) входной сигнал в цифровые логические уровни. Манипуляция сдвигом частоты -это своего рода «цифровая» частотная модуляция, при которой для представления двоичных логических уровней 1 и О используются две частоты. Манипуляция сдвигом частоты первоначально предназначалась для работы с телетайпом, но позднее ее стали использовать и в вычислительной технике.