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

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

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

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

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.