Sistema de loop de bloqueio de fase em sistemas de comunicação com aplicativos

Sistema de loop de bloqueio de fase em sistemas de comunicação com aplicativos

Em nossa vida cotidiana, costumamos nos comunicar com outras pessoas frequentemente usando vários tipos de sistemas de comunicação . Este sistema de comunicação pode ser classificado em diferentes tipos, como um sistema de comunicação de rádio, sistema de telecomunicações, Sistema de comunicação sem fio , Sistema de comunicação óptica e assim por diante. Para que todos esses sistemas de comunicação operem com eficiência, precisamos de alguns sistemas de controle, como malha de bloqueio de fase, controle cooperativo, controle em rede e assim por diante.



O que é Phase-Locked Loop (PLL)?

O loop de bloqueio de fase é usado como um sistema de controle para controlar diferentes operações em muitos sistemas de comunicação, computadores e muitos aplicações eletrônicas . É usado para gerar um sinal de saída que possui uma fase relacionada à fase do sinal de entrada.


Existem diferentes tipos de PLLs, como PLL analógico ou linear, PLL digital, PLL de software, PLL neuronal e todos os PLL digitais.





Operação de malha de bloqueio de fase

Em sistemas de comunicação, a operação PLL pode ser explicada considerando sistemas analógicos e digitais .

Loop com bloqueio de fase analógico em sistemas de comunicação

Basicamente, PLL é uma forma de servo loop e um PLL básico consiste em três elementos principais, a saber, comparador / detector de fase, filtro de loop e oscilador controlado por tensão .



Loop de bloqueio de fase

Loop de bloqueio de fase

O principal conceito por trás da operação PPL é a comparação das fases de dois sinais (geralmente as fases do sinal de entrada e saída são comparadas). Assim, a diferença de fase entre o sinal de entrada e saída pode ser usada para controlar a frequência do loop. Mesmo que a análise matemática seja muito complicada, o funcionamento do PLL é muito simples.


Em muitos sistemas de comunicação, o PLL é usado para diferentes fins:

  • Para seguir a fase ou modulação de frequência , ele é usado como Demodulator.
  • Para rastrear ou sincronizar os dois sinais com frequências diferentes.
  • Para remover grandes ruídos de pequenos sinais.

A figura abaixo mostra o PLL básico que consiste em Detector de Fase, Oscilador Controlado por Voltagem (VCO), Filtro de Loop.

O oscilador controlado por tensão do PLL produz um sinal e esse sinal do VCO é fornecido ao detector de fase. O detector de fase compara este sinal com o sinal de referência e, portanto, produz uma tensão de erro ou tensão de diferença. Este sinal de erro do detector de fase é alimentado para o filtro passa-baixa para remover elementos de alta frequência do sinal - se houver, e para governar muitas propriedades do loop. Em seguida, a saída do filtro de circuito é alimentada para fornecer a tensão de sintonia para o terminal de controle do oscilador controlado por tensão.

A mudança nesta tensão de sintonia é sentida para reduzir a diferença de fase entre os dois sinais (entrada e saída) e, portanto, a frequência entre eles. Inicialmente, o PLL não trava e a tensão de erro arrasta a frequência VCO em direção à referência até que o erro não possa ser reduzido mais e então o loop é travado.

O erro real entre os dois sinais (entrada e saída) é reduzido a níveis muito pequenos usando um amplificador entre o oscilador controlado por tensão e um detector de fase. Se o PLL estiver travado, será produzida uma tensão de erro de estado estacionário. Esta tensão de erro de estado estacionário representa que não há mudança de diferença de fase entre o sinal de referência e o VCO. Assim, podemos dizer que a frequência dos dois sinais (sinais de entrada e saída) é exatamente a mesma.

Loop com bloqueio de fase digital em sistemas de comunicação

Em geral, os PLLs analógicos consistem em um detector de fase analógica, um oscilador controlado por tensão e um filtro passa-baixa. Da mesma forma, o loop bloqueado de fase digital consiste em um detector de fase digital, um registro de deslocamento serial , um sinal de relógio local estável.

Loop com bloqueio de fase digital

Loop com bloqueio de fase digital

As amostras de entrada digital são extraídas do sinal recebido e essas amostras são recebidas pelo registrador de deslocamento serial, que é acionado por pulsos de clock fornecidos por um sinal de clock local. Um circuito corretor de fase que leva o relógio local é usado para regenerar um sinal de relógio estável em fase com o sinal recebido por ajuste de fase lenta para corresponder à fase do sinal recebido.

Esse ajuste pode ser feito com base em uma amostra de alta velocidade de cada bit usando uma lógica de correção. A amostra do sinal recebido, obtida pela amostragem do sinal recebido na velocidade do relógio local, é colocada no registrador de deslocamento.

O ajuste de fase necessário pode ser detectado observando o conjunto de amostras do sinal recebido. Os dois relógios estão em fase se, e somente se, o centro do bit recebido estiver no centro do registrador de deslocamento. O ajustador de fase destina-se a compensar se o relógio regenerado atrasar ou ultrapassar o sinal de referência.

Aplicação de Loop Bloqueado por Fase

  • Os PLLs são freqüentemente usados ​​para fins de sincronização e para sincronização de bits, sincronização de símbolos, demodulação coerente e extensão de limite em comunicação espacial.
  • Os sinais de frequência modulada podem ser demodulados usando o PLL.
  • A nova frequência, que é um múltiplo da frequência de referência em transmissores de comunicação de rádio , e sintetizado mantendo a estabilidade da frequência de referência com nova frequência pode ser alcançado por PLLs.
  • Existem inúmeras aplicações para PLLs em muitos sistemas de comunicação, computadores e muitos Circuitos eletrônicos .
  • A aplicação de PLL abaixo descreve o uso de PLL como tensão para conversor de frequência .

Conversor de tensão em frequência (VFC) usando um PLL

Em sistemas de comunicação, é necessário enviar sinais (considere um sinal analógico aqui) para uma longa distância com total precisão. Para tanto, é utilizado um conversor de tensão em frequência, pois é fácil enviar um sinal de frequência sem causar qualquer interferência a longa distância usando isoladores ópticos, linhas coaxiais ou de par trançado, links de rádio, links de fibra óptica .

Existem dois tipos de conversores de voltagem para frequência, a saber tipo multivibrador VFC e tipo de saldo de carga VFC.

Multivibrador Tipo VFC

Multivibrador VFC

Multivibrador VFC

No multivibrador tipo VFC, o capacitor é carregado e descarregado pela corrente obtida na tensão de entrada. A entrada de referência estável é fornecida para definir os limites de chaveamento, e a frequência de saída é proporcional à tensão de entrada e tem uma relação de espaço de marca de unidade.

Saldo de carga tipo VFC

Saldo de carga VFC

Saldo de carga VFC

O equilíbrio de carga VFC consiste em um integrador, um comparador e uma fonte de carga de precisão. Sempre que uma entrada é fornecida ao integrador, ela é carregada e se a saída deste integrador atinge o limite do comparador, então a fonte de carga é acionada e fixa a carga é removido do integrador. A taxa de carga removida deve ser igual à taxa de carga fornecida de forma que a frequência de disparo da fonte de carga e a entrada para o integrador sejam proporcionais entre si.

Assim, este artigo fornece uma breve descrição sobre o sistema de loop de bloqueio de fase no sistema de comunicação. Além disso, este artigo pode ser estendido tecnicamente com base em suas sugestões e dúvidas. Portanto, você pode nos abordar para qualquer assistência técnica postando seus comentários abaixo.