Dans notre vie quotidienne, nous avons l'habitude de communiquer avec les autres en utilisant fréquemment plusieurs types de systèmes de communication . Ce système de communication peut être classé en différents types, tels qu'un système de communication radio, un système de télécommunication, Système de communication sans fil , Système de communication optique, et ainsi de suite. Pour que tous ces systèmes de communication fonctionnent efficacement, nous avons besoin de quelques systèmes de contrôle tels qu'une boucle à verrouillage de phase, un contrôle coopératif, un contrôle en réseau, etc.

Qu'est-ce que la boucle à verrouillage de phase (PLL)?

La boucle à verrouillage de phase est utilisée comme système de contrôle pour contrôler différentes opérations dans de nombreux systèmes de communication, ordinateurs et de nombreux applications électroniques . Il est utilisé pour générer un signal de sortie qui a une phase liée à la phase du signal d'entrée.

Il existe différents types de PLL tels que le PLL analogique ou linéaire, le PLL numérique, le PLL logiciel, le PLL neuronal et tous les PLL numériques.

Fonctionnement en boucle à verrouillage de phase

Dans les systèmes de communication, le fonctionnement PLL peut être expliqué en considérant systèmes analogiques et numériques .

Boucle à verrouillage de phase analogique dans les systèmes de communication

Fondamentalement, PLL est une forme de boucle d'asservissement et une PLL de base se compose de trois éléments principaux, à savoir le comparateur / détecteur de phase, le filtre de boucle et oscillateur commandé en tension .

Boucle à verrouillage de phase

Le concept principal derrière l'opération PPL est la comparaison des phases de deux signaux (généralement les phases des signaux d'entrée et de sortie sont comparées). Ainsi, la différence de phase entre le signal d'entrée et de sortie peut être utilisée pour contrôler la fréquence de boucle. Même si l'analyse mathématique est très compliquée, le fonctionnement de la PLL est très simple.

Dans de nombreux systèmes de communication, PLL est utilisé à des fins différentes:

Pour suivre la phase ou modulation de fréquence , il est utilisé comme démodulateur.
Pour suivre ou synchroniser les deux signaux avec des fréquences différentes.
Pour supprimer les gros bruits des petits signaux.

La figure ci-dessous montre la PLL de base qui se compose d'un détecteur de phase, d'un oscillateur contrôlé en tension (VCO) et d'un filtre de boucle.

L'oscillateur commandé en tension de PLL produit un signal et ce signal du VCO est transmis au détecteur de phase. Le détecteur de phase compare ce signal avec le signal de référence et produit ainsi une tension d'erreur ou une tension de différence. Ce signal d'erreur du détecteur de phase est appliqué au filtre passe-bas pour éliminer les éléments haute fréquence du signal - le cas échéant, et pour gérer de nombreuses propriétés de la boucle. Ensuite, la sortie du filtre de boucle est alimentée pour fournir la tension d'accord pour la borne de commande de l'oscillateur commandé en tension.

Le changement de cette tension d'accord est détecté pour réduire la différence de phase entre les deux signaux (entrée et sortie) et donc, la fréquence entre eux. Initialement, le PLL ne se verrouille pas et la tension d'erreur fait glisser la fréquence du VCO vers la référence jusqu'à ce que l'erreur ne puisse plus être réduite, puis la boucle se verrouille.

L'erreur réelle entre les deux signaux (entrée et sortie) est réduite à de très petits niveaux en utilisant un amplificateur entre l'oscillateur commandé en tension et un détecteur de phase. Si la PLL est verrouillée, une tension d'erreur en régime permanent sera produite. Cette tension d'erreur en régime permanent signifie qu'il n'y a pas de changement de différence de phase entre le signal de référence et le VCO. Ainsi, on peut dire que la fréquence des deux signaux (signaux d'entrée et de sortie) est exactement la même.

Boucle à verrouillage de phase numérique dans les systèmes de communication

En général, les PLL analogiques consistent en un détecteur de phase analogique, un oscillateur commandé en tension et un filtre passe-bas. De même, la boucle à verrouillage de phase numérique est constituée d'un détecteur de phase numérique, un registre à décalage série , un signal d'horloge local stable.

Boucle à verrouillage de phase numérique

Les échantillons d'entrée numériques sont extraits du signal reçu et ces échantillons sont reçus par le registre à décalage série, qui est commandé par des impulsions d'horloge fournies à partir d'un signal d'horloge locale. Un circuit correcteur de phase qui prend une horloge locale est utilisé pour régénérer un signal d'horloge stable en phase avec le signal reçu par un ajustement de phase lent pour correspondre à la phase du signal reçu.

Cet ajustement peut être effectué sur la base d'un échantillon à grande vitesse de chaque bit en utilisant une logique de correction. L'échantillon de signal reçu obtenu par l'échantillonnage du signal reçu à la vitesse d'horloge locale est placé dans le registre à décalage.

L'ajustement de phase requis peut être détecté en observant l'ensemble d'échantillons du signal reçu. Les deux horloges sont dites en phase si et seulement si le centre du bit reçu se trouve au centre du registre à décalage. Le réglage de phase est destiné à compenser si l'horloge régénérée est en retard ou dépasse le signal de référence.

Application de la boucle à verrouillage de phase

Les PLL sont fréquemment utilisées à des fins de synchronisation et pour la synchronisation des bits, la synchronisation des symboles, la démodulation cohérente et l'extension de seuil dans les communications spatiales.
Les signaux modulés en fréquence peuvent être démodulés à l'aide de la PLL.
La nouvelle fréquence qui est un multiple de la fréquence de référence en émetteurs de communication radio , et synthétisée en maintenant la stabilité de la fréquence de référence avec une nouvelle fréquence peut être obtenue par les PLL.
Il existe de nombreuses applications pour les PLL dans de nombreux systèmes de communication, ordinateurs et circuits électroniques .
L'application ci-dessous de PLL décrit l'utilisation de PLL comme tension Convertisseur de fréquence .

Convertisseur de tension en fréquence (VFC) utilisant un PLL

Dans les systèmes de communication, il est nécessaire d'envoyer des signaux (considérez ici un signal analogique) sur une longue distance avec une précision totale. A cet effet, un convertisseur tension / fréquence est utilisé, car il est facile d'envoyer un signal de fréquence sans provoquer d'interférences sur une longue distance à l'aide d'isolateurs optiques, de lignes coaxiales ou à paires torsadées, de liaisons radio, liaisons fibre optique .

Il existe deux types de convertisseurs tension-fréquence, à savoir type de multivibrateur VFC et type de balance de charge VFC.

Type multivibrateur VFC

Multivibrateur VFC

Dans le type multivibrateur VFC, le condensateur est chargé et déchargé en utilisant le courant obtenu à partir de la tension d'entrée. Une entrée de référence stable est donnée pour définir les seuils de commutation, et la fréquence de sortie est proportionnelle à la tension d'entrée et a un rapport espace-repère unitaire.

Type de balance de charge VFC

Balance de charge VFC

Le bilan de charge VFC se compose d'un intégrateur, d'un comparateur et d'une source de charge de précision.À chaque fois qu'une entrée est donnée à l'intégrateur, elle se charge et si la sortie de cet intégrateur atteint le seuil du comparateur, alors la source de charge est déclenchée et la charge fixe est supprimé de l'intégrateur. Le taux de charge supprimée doit être égal au taux de charge fournie de telle sorte que la fréquence de déclenchement de la source de charge et l'entrée de l'intégrateur soient proportionnelles l'une à l'autre.

Ainsi, cet article donne une brève description de la système de boucle à verrouillage de phase dans le système de communication. En outre, cet article peut être étendu techniquement en fonction de vos suggestions et requêtes. Par conséquent, vous pouvez nous contacter pour toute assistance technique en postant vos commentaires ci-dessous.