حلقة مقفلة الطور

This article includes a list of references, related reading, or external links, but its sources remain unclear because it lacks inline citations. Please help improve this article by introducing more precise citations. (June 2022) (Learn how and when to remove this message)

حلقة قفل الطور أو حلقة قفل الطور ( PLL ) هي نظام تحكم يولد إشارة خرج تكون طورها ثابتًا بالنسبة لطور إشارة الإدخال. إن الحفاظ على طور الإدخال والإخراج في خطوة واحدة يعني أيضًا الحفاظ على ترددات الإدخال والإخراج متماثلة، وبالتالي يمكن لحلقة قفل الطور أيضًا تتبع تردد الإدخال. ومن خلال دمج مقسم التردد ، يمكن لحلقة قفل الطور توليد تردد ثابت مضاعف لتردد الإدخال.

تُستخدم هذه الخصائص لمزامنة الساعة وفك التضمين وتوليف التردد ومضاعفات الساعة واستعادة الإشارة من قناة اتصال مشوشة. منذ عام 1969، يمكن لدائرة متكاملة واحدة توفير كتلة بناء PLL كاملة، ولديها في الوقت الحاضر ترددات خرج من جزء من هرتز إلى العديد من جيجا هرتز . وبالتالي، تُستخدم PLL على نطاق واسع في الراديو والاتصالات وأجهزة الكمبيوتر (على سبيل المثال لتوزيع إشارات الساعة الموقوتة بدقة في المعالجات الدقيقة ) ومحولات الربط الشبكي (محولات الطاقة الإلكترونية المستخدمة لدمج موارد التيار المستمر المتجددة وعناصر التخزين مثل الخلايا الكهروضوئية والبطاريات مع شبكة الطاقة) والتطبيقات الإلكترونية الأخرى.

تتكون دائرة PLL التناظرية البسيطة من مذبذب بتردد متغير وكاشف طور في حلقة تغذية مرتدة (الشكل 1). يولد المذبذب إشارة دورية V _o بتردد يتناسب مع الجهد المطبق، ومن هنا جاء مصطلح المذبذب المتحكم بالجهد (VCO). يقارن كاشف الطور طور إشارة خرج VCO بطور إشارة مرجعية دورية V _i ويخرج جهدًا (مستقرًا بواسطة المرشح) لضبط تردد المذبذب لمطابقة طور V _o مع طور V _i .

يمكن أن تكون الطور متناسبة مع الزمن ، ^[أ] وبالتالي فإن فرق الطور يمكن أن يتوافق مع فرق الزمن.

إذا تُرِكَت الساعات المختلفة بمفردها، فإنها ستحدد الوقت بمعدلات مختلفة قليلاً. على سبيل المثال، قد تكون الساعة الميكانيكية سريعة أو بطيئة ببضع ثوانٍ في الساعة مقارنة بساعة ذرية مرجعية (مثل NIST-F2 ). يصبح هذا الفارق الزمني كبيرًا بمرور الوقت. بدلاً من ذلك، يمكن للمالك مزامنة ساعته الميكانيكية (بدرجات متفاوتة من الدقة) عن طريق قفل الطور لها بساعة مرجعية.

تتضمن طريقة المزامنة غير الفعّالة إعادة ضبط ساعته إلى وقت الساعة الأكثر دقة كل أسبوع. ولكن إذا تُرِكَت ساعته بمفردها، فستظل تبتعد عن الساعة المرجعية بنفس المعدل لبضع ثوانٍ في الساعة.

تستخدم طريقة المزامنة الأكثر كفاءة (على غرار PLL البسيطة في الشكل 1) عنصر التحكم في ضبط التوقيت السريع والبطيء (على غرار كيفية ضبط تردد VCO) المتوفر في بعض الساعات. وعلى غرار مقارن الطور، يمكن للمالك ملاحظة عدم محاذاة ساعته وتحويل ضبط توقيته بمقدار متناسب صغير لجعل تردد ساعته أبطأ قليلاً (إذا كانت ساعته سريعة) أو أسرع (إذا كانت ساعته بطيئة). إذا لم يعوض بشكل مفرط، فستكون ساعته أكثر دقة من ذي قبل. على مدار سلسلة من هذه التعديلات الأسبوعية، فإن مفهوم ساعته للثانية سيتفق بشكل وثيق مع ساعة المرجع، لذلك يمكن القول إنه مقفل في كل من التردد والطور.

تم استخدام نسخة كهروميكانيكية مبكرة من حلقة القفل الطوري في عام 1921 في ساعة Shortt-Synchronome .

لاحظ الفيزيائي الهولندي كريستيان هويجنز المزامنة التلقائية لساعات البندول ذات الاقتران الضعيف في وقت مبكر من عام 1673. ^[1] وفي مطلع القرن التاسع عشر، لاحظ اللورد رايلي مزامنة أنابيب الأرغن ذات الاقتران الضعيف وشوك الرنين . ^[2] في عام 1919، وجد دبليو إتش إكليس وجيه إتش فينسينت أن مذبذبين إلكترونيين تم ضبطهما للتذبذب عند ترددات مختلفة قليلاً ولكن تم توصيلهما بدائرة رنينية سوف يتذبذبان قريبًا عند نفس التردد. ^[3] وصف إدوارد فيكتور أبلتون المزامنة التلقائية للمذبذبات الإلكترونية في عام 1923. ^[4]

في عام 1925، قدم ديفيد روبرتسون ، أول أستاذ للهندسة الكهربائية في جامعة بريستول ، قفل الطور في تصميم ساعته للتحكم في دق جرس جورج العظيم في مبنى ويلز التذكاري الجديد . تضمنت ساعة روبرتسون جهازًا كهروميكانيكيًا يمكنه تغيير معدل تذبذب البندول، واشتقاق إشارات تصحيح من دائرة قارنت طور البندول بطور نبضة تلغراف واردة من مرصد جرينتش كل صباح في الساعة 10:00 بتوقيت جرينتش. بما في ذلك مكافئات كل عنصر من عناصر PLL الإلكترونية الحديثة، كان نظام روبرتسون متقدمًا بشكل ملحوظ على عصره حيث كان كاشف الطور الخاص به عبارة عن تنفيذ منطقي لتتابع دوائر الترانزستور لكاشفات الطور / التردد التي لم تُشاهد حتى سبعينيات القرن العشرين. 

سبق عمل روبرتسون البحث نحو ما سمي لاحقًا بحلقة قفل الطور في عام 1932، عندما طور باحثون بريطانيون بديلاً لجهاز الاستقبال الفائق التجانس لإدوين أرمسترونج ، وهو جهاز الاستقبال المتجانس أو التحويل المباشر . في نظام المتجانس أو المتزامن، يتم ضبط مذبذب محلي على تردد الإدخال المطلوب وضربه بإشارة الإدخال. تتضمن إشارة الإخراج الناتجة معلومات التعديل الأصلية. كان الهدف هو تطوير دائرة استقبال بديلة تتطلب دوائر مضبوطة أقل من جهاز الاستقبال الفائق التجانس. نظرًا لأن المذبذب المحلي سينحرف بسرعة في التردد، فقد تم تطبيق إشارة تصحيح تلقائية على المذبذب، مع الحفاظ عليه في نفس الطور وتردد الإشارة المطلوبة. تم وصف التقنية في عام 1932، في ورقة كتبها هنري دي بيلسيز، في المجلة الفرنسية L'Onde Électrique . ^{[5] [6] [7]}

في أجهزة استقبال التلفزيون التناظرية منذ أواخر ثلاثينيات القرن العشرين على الأقل، يتم قفل دوائر المسح الأفقي والرأسي ذات الحلقة المقفلة الطور على نبضات المزامنة في إشارة البث. ^[8]

في عام 1969، قدمت شركة Signetics خطًا من الدوائر المتكاملة الأحادية منخفضة التكلفة مثل NE565 باستخدام ترانزستورات ثنائية القطب ، والتي كانت عبارة عن أنظمة حلقة مقفلة الطور كاملة على شريحة، ^[9] وتضاعفت تطبيقات هذه التقنية. بعد بضع سنوات، قدمت شركة RCA دائرة CD4046 Micropower Phase-Locked Loop باستخدام CMOS ، والتي أصبحت أيضًا كتلة بناء شائعة للدوائر المتكاملة.

يمكن تنفيذ آليات الحلقة المقفلة الطورية إما كدوائر تناظرية أو رقمية. يستخدم كلا التنفيذين نفس البنية الأساسية.

تتضمن دوائر PLL التناظرية أربعة عناصر أساسية:

• كاشف الطور
• مرشح الترددات المنخفضة
• مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد
• مسار التغذية الراجعة ، والذي قد يتضمن مقسم تردد

هناك عدة أشكال من PLLs. بعض المصطلحات المستخدمة هي "حلقة مقفلة الطور التناظرية" (APLL)، والتي يشار إليها أيضًا باسم "حلقة مقفلة الطور الخطية" (LPLL)، و"حلقة مقفلة الطور الرقمية" (DPLL)، و"حلقة مقفلة الطور الرقمية بالكامل" (ADPLL)، و"حلقة مقفلة الطور البرمجية" (SPLL). ^[10]

PLL التناظرية أو الخطية (APLL)

كاشف الطور هو مضاعف تناظري . مرشح الحلقة نشط أو سلبي . يستخدم مذبذبًا يتم التحكم في جهده (VCO). يُقال إن APLL هو من النوع الثاني إذا كان مرشح الحلقة الخاص به يحتوي على دالة نقل بقطب واحد بالضبط عند الأصل (انظر أيضًا تخمين إيغان حول نطاق السحب لـ APLL من النوع الثاني ).

PLL الرقمية (DPLL)

PLL تناظرية مع كاشف طور رقمي (مثل XOR ، أو قلاب JK ذو الزناد الحافة ، أو كاشف تردد الطور). قد يكون بها مقسم رقمي في الحلقة.

جميع PLL الرقمية (ADPLL)

كاشف الطور والمرشح والمذبذب كلها رقمية. تستخدم مذبذبًا يتم التحكم فيه رقميًا (NCO).

الظهارة اللمفاوية العصبية (NPLL)

يتم تنفيذ كاشف الطور من خلال اللاخطية العصبية، والمذبذب من خلال الخلايا العصبية المتذبذبة التي يتم التحكم في معدلها. ^[11]

برنامج PLL (SPLL)

يتم تنفيذ الكتل الوظيفية بواسطة البرامج بدلاً من الأجهزة المتخصصة.

مضخة الشحن PLL (CP-PLL)

CP-PLL عبارة عن تعديل للحلقات المقفولة الطور مع كاشف تردد الطور وإشارات الموجة المربعة. انظر أيضًا تخمين جاردنر حول CP-PLL .

• النوع والطلب.
• نطاقات التردد : نطاق الإمساك (نطاق التتبع)، نطاق السحب (نطاق الالتقاط، نطاق الاستحواذ)، نطاق القفل. ^[12] انظر أيضًا مشكلة جاردنر حول نطاق القفل ، وتخمين إيغان حول نطاق السحب لنوع II APLL ، ومشكلة فيتربي حول تزامن نطاقات PLL .
• نطاق تردد الحلقة: تحديد سرعة حلقة التحكم.
• الاستجابة العابرة: مثل تجاوز الحد والاستقرار في الوقت إلى دقة معينة (مثل 50 جزء في المليون).
• أخطاء الحالة المستقرة: مثل خطأ المرحلة المتبقية أو التوقيت.
• نقاء طيف الإخراج: مثل النطاقات الجانبية الناتجة عن تموج جهد ضبط VCO معين.
• ضوضاء الطور: يتم تحديدها من خلال طاقة الضوضاء في نطاق تردد معين (مثل إزاحة 10 كيلوهرتز من الموجة الحاملة). تعتمد بشكل كبير على ضوضاء الطور VCO وعرض نطاق PLL وما إلى ذلك.
• المعلمات العامة: مثل استهلاك الطاقة، ونطاق جهد الإمداد، وسعة الإخراج، وما إلى ذلك.

تُستخدم حلقات القفل الطوري على نطاق واسع لأغراض المزامنة ؛ في الاتصالات الفضائية لفك التشفير المتماسك وتمديد العتبة ومزامنة البتات ومزامنة الرموز. يمكن أيضًا استخدام حلقات القفل الطوري لفك تشفير الإشارات المعدلة بالتردد . في أجهزة الإرسال اللاسلكية، تُستخدم حلقات القفل الطوري لتوليف ترددات جديدة تكون مضاعفات لتردد مرجعي، بنفس استقرار التردد المرجعي. ^[13]

وتشمل التطبيقات الأخرى ما يلي:

• فك تشفير التضمين الترددي (FM): إذا تم قفل PLL على إشارة FM، فإن VCO يتتبع التردد اللحظي لإشارة الإدخال. جهد الخطأ المفلتر الذي يتحكم في VCO ويحافظ على القفل مع إشارة الإدخال هو خرج FM مفكك. تحدد خصائص نقل VCO خطية الخرج المفكك. نظرًا لأن VCO المستخدم في PLL للدائرة المتكاملة خطي للغاية، فمن الممكن تحقيق أجهزة فك تشفير FM خطية للغاية.
• فك تشفير تحويل التردد (FSK): في الاتصالات الرقمية للبيانات والأجهزة الطرفية للكمبيوتر، يتم نقل البيانات الثنائية عن طريق تردد الناقل الذي يتم تحويله بين ترددين محددين مسبقًا.
• استعادة الإشارات الصغيرة التي قد تضيع في الضوضاء ( مضخم القفل لتتبع التردد المرجعي)
• استعادة معلومات توقيت الساعة من دفق بيانات مثل محرك الأقراص
• مضاعفات الساعة في المعالجات الدقيقة التي تسمح لعناصر المعالج الداخلية بالعمل بشكل أسرع من الاتصالات الخارجية، مع الحفاظ على علاقات التوقيت الدقيقة
• فك تشفير المودمات وإشارات النغمات الأخرى للاتصالات والتحكم عن بعد .
• معالجة الإشارات الرقمية للفيديو ؛ تُستخدم أيضًا حلقات القفل الطوري لمزامنة الطور والتردد مع إشارة الفيديو التناظرية المدخلة حتى يمكن أخذ عينات منها ومعالجتها رقميًا
• مجهر القوة الذرية في وضع تعديل التردد ، للكشف عن التغيرات في تردد رنين الكابولي بسبب تفاعلات الطرف والسطح
• محرك التيار المستمر

يتم إرسال بعض تدفقات البيانات، وخاصة تدفقات البيانات التسلسلية عالية السرعة (مثل التدفق الخام للبيانات من الرأس المغناطيسي لمحرك الأقراص)، بدون ساعة مصاحبة. يقوم المستقبل بإنشاء ساعة من مرجع تردد تقريبي، ثم يستخدم PLL لمحاذاة طورها مع حواف إشارة تدفق البيانات . يشار إلى هذه العملية باسم استعادة الساعة . لكي يعمل هذا المخطط، يجب أن يكون لدفق البيانات حواف بشكل متكرر - بما يكفي لتصحيح أي انحراف في مذبذب PLL. وبالتالي، يتم استخدام رمز خطي بحد أعلى صارم للحد الأقصى للوقت بين الحواف (على سبيل المثال تشفير 8b/10b ) عادةً لتشفير البيانات.

إذا تم إرسال ساعة بالتوازي مع البيانات، فيمكن استخدام تلك الساعة لأخذ عينات من البيانات. ولأن الساعة يجب أن يتم استقبالها وتضخيمها قبل أن تتمكن من تشغيل القلابات التي تأخذ عينات من البيانات، فسيكون هناك تأخير محدود، ويعتمد على العملية ودرجة الحرارة والجهد بين حافة الساعة المكتشفة ونافذة البيانات المستلمة. يحد هذا التأخير من التردد الذي يمكن إرسال البيانات به. إحدى الطرق للتخلص من هذا التأخير هي تضمين PLL غير متماثل على جانب الاستقبال، بحيث تكون الساعة عند كل قلاب بيانات مطابقة للساعة المستلمة من حيث الطور. في هذا النوع من التطبيقات، يتم استخدام شكل خاص من PLL يسمى حلقة التأخير المقفلة (DLL) بشكل متكرر. ^[14]

تتضمن العديد من الأنظمة الإلكترونية معالجات من أنواع مختلفة تعمل بترددات تتراوح بين مئات الميجاهيرتز والجيجاهيرتز، وهو ما يفوق الترددات العملية لمذبذبات البلورة . وعادة ما تأتي الساعات المزودة لهذه المعالجات من مولدات ساعات PLL، والتي تضاعف ساعة مرجعية ذات تردد أقل (عادة 50 أو 100 ميجاهرتز) حتى تردد تشغيل المعالج. يمكن أن يكون عامل الضرب كبيرًا جدًا في الحالات التي يكون فيها تردد التشغيل عدة جيجاهيرتز وتكون البلورة المرجعية عشرات أو مئات الميجاهيرتز فقط.

تصدر جميع الأنظمة الإلكترونية بعض طاقة التردد اللاسلكي غير المرغوب فيها. وتضع هيئات تنظيمية مختلفة (مثل لجنة الاتصالات الفيدرالية في الولايات المتحدة) حدودًا للطاقة المنبعثة وأي تداخل ناتج عنها. تظهر الضوضاء المنبعثة عمومًا عند قمم طيفية حادة (عادةً عند تردد تشغيل الجهاز، وعدد قليل من التوافقيات). يمكن لمصمم النظام استخدام PLL واسع النطاق لتقليل التداخل مع أجهزة الاستقبال عالية الجودة من خلال نشر الطاقة على جزء أكبر من الطيف. على سبيل المثال، من خلال تغيير تردد التشغيل لأعلى ولأسفل بمقدار صغير (حوالي 1٪)، يمكن لجهاز يعمل بمئات الميجا هرتز أن ينشر تداخله بالتساوي على بضعة ميغا هرتز من الطيف، مما يقلل بشكل كبير من كمية الضوضاء التي تُرى على قنوات الراديو FM المذاعة ، والتي يبلغ عرض نطاقها الترددي عدة عشرات من الكيلوهرتز.

عادةً، تدخل ساعة المرجع إلى الشريحة وتدفع حلقة قفل الطور (PLL)، والتي تدفع بعد ذلك توزيع ساعة النظام. عادةً ما يكون توزيع الساعة متوازنًا بحيث تصل الساعة إلى كل نقطة نهاية في وقت واحد. إحدى هذه النقاط النهائية هي مدخلات التغذية الراجعة لـ PLL. تتمثل وظيفة PLL في مقارنة الساعة الموزعة بساعة المرجع الواردة، وتغيير طور وتردد خرجها حتى تتطابق الطور والتردد بين ساعات المرجع والتغذية الراجعة.

إن وحدات PLL منتشرة في كل مكان، فهي تضبط الساعات في أنظمة يبلغ عرضها عدة أقدام، فضلاً عن الساعات في أجزاء صغيرة من الرقائق الفردية. وفي بعض الأحيان قد لا تكون ساعة المرجع ساعة خالصة على الإطلاق، بل هي عبارة عن دفق بيانات يحتوي على عدد كافٍ من التحولات بحيث تتمكن وحدة PLL من استعادة ساعة عادية من هذا الدفق. وفي بعض الأحيان تكون ساعة المرجع بنفس تردد الساعة التي يتم تشغيلها عبر توزيع الساعة، وفي أحيان أخرى قد تكون الساعة الموزعة مضاعفًا منطقيًا للساعة المرجعية.

يمكن استخدام PLL لفك تشفير إشارات التعديل بالسعة (AM) بشكل متزامن. يستعيد PLL طور وتردد الموجة الحاملة لإشارة التعديل بالسعة الواردة. يختلف الطور المسترد عند VCO عن الموجة الحاملة بمقدار 90 درجة، لذلك يتم تحويله في الطور ليتناسب، ثم يتم تغذيته إلى مضاعف. يحتوي خرج المضاعف على كل من إشارات التردد المجموع والفرق، ويتم الحصول على الخرج المفكك بواسطة الترشيح منخفض التردد . نظرًا لأن PLL يستجيب فقط لترددات الموجة الحاملة القريبة جدًا من خرج VCO، فإن كاشف PLL AM يُظهر درجة عالية من الانتقائية ومناعة الضوضاء وهو أمر غير ممكن مع أجهزة فك تشفير التعديل بالسعة التقليدية من النوع الذروة. ومع ذلك، قد تفقد الحلقة القفل حيث تحتوي إشارات التعديل بالسعة على عمق تعديل 100٪. ^[15]

من الخصائص المرغوبة لجميع PLLs هي أن حواف ساعة المرجع والتغذية الراجعة يجب أن تكون في محاذاة قريبة جدًا. يُطلق على متوسط ​​الفرق في الوقت بين طوري الإشارتين عندما يحقق PLL القفل اسم إزاحة الطور الساكن (يُطلق عليه أيضًا خطأ الطور في الحالة المستقرة ). يُطلق على التباين بين هذه الطورين اسم اهتزاز التتبع . من الناحية المثالية، يجب أن يكون إزاحة الطور الساكن صفرًا، ويجب أن يكون اهتزاز التتبع منخفضًا قدر الإمكان. ^{[ مشكوك فيه - ناقش ]}

الضوضاء الطورية هي نوع آخر من الاهتزازات الملحوظة في دوائر PLL، وهي ناتجة عن المذبذب نفسه والعناصر المستخدمة في دائرة التحكم في تردد المذبذب. ومن المعروف أن بعض التقنيات تعمل بشكل أفضل من غيرها في هذا الصدد. يتم إنشاء أفضل دوائر PLL الرقمية باستخدام عناصر منطقية مقترنة بالباعث ( ECL )، على حساب استهلاك الطاقة العالي. للحفاظ على انخفاض ضوضاء الطور في دوائر PLL، من الأفضل تجنب عائلات المنطق المشبعة مثل منطق الترانزستور-الترانزستور ( TTL ) أو CMOS . ^[16]

من الخصائص المرغوبة الأخرى لجميع PLLs هي أن طور وتردد الساعة المولدة لا يتأثران بالتغيرات السريعة في جهد خطوط الطاقة وإمدادات الأرض، وكذلك جهد الركيزة التي يتم تصنيع دوائر PLL عليها. وهذا ما يسمى برفض ضوضاء الركيزة والإمداد . وكلما زاد رفض الضوضاء، كان ذلك أفضل.

لتحسين ضوضاء الطور في المخرجات بشكل أكبر، يمكن استخدام مذبذب مقفل بالحقن يتبع VCO في PLL.

في أنظمة الاتصالات اللاسلكية الرقمية (GSM وCDMA وما إلى ذلك)، تُستخدم PLLs لتوفير تحويل التردد المحلي للأعلى أثناء الإرسال وتحويل التردد للأسفل أثناء الاستقبال. وفي معظم الهواتف الخلوية، تم دمج هذه الوظيفة إلى حد كبير في دائرة متكاملة واحدة لتقليل تكلفة وحجم الهاتف. ومع ذلك، نظرًا للأداء العالي المطلوب من محطات القاعدة، يتم بناء دوائر الإرسال والاستقبال بمكونات منفصلة لتحقيق مستويات الأداء المطلوبة. عادةً ما يتم بناء وحدات المذبذب المحلي GSM بدائرة متكاملة لمركب التردد ومذبذبات تردد الرنان المنفصلة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تعتمد العاكسات الشبكية على عاكسات مصدر الجهد التي تولد أو تضخ طاقة حقيقية في الشبكة الكهربائية المترددة كدالة لزاوية طور الجهد الذي تولدها نسبة إلى زاوية طور جهد الشبكة، والتي يتم قياسها باستخدام PLL. في تطبيقات الطاقة الكهروضوئية ، كلما تقدمت الموجة الجيبية المنتجة على موجة جهد الشبكة، زادت الطاقة التي يتم ضخها في الشبكة. بالنسبة لتطبيقات البطاريات، كلما تأخرت الموجة الجيبية المنتجة عن موجة جهد الشبكة، زادت شحنات البطارية من الشبكة، وكلما تقدمت الموجة الجيبية المنتجة على موجة جهد الشبكة، زادت تفريغ البطارية في الشبكة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يوضح الرسم التخطيطي الموضح في الشكل إشارة إدخال، F _I ، والتي تُستخدم لتوليد خرج، F _O. غالبًا ما تسمى إشارة الإدخال بإشارة المرجع (يُختصر أيضًا F _REF ). ^[17]

عند الإدخال، يقارن كاشف الطور (كما هو موضح في شكل كاشف تردد الطور وكتل مضخة الشحن في الشكل) بين إشارتي إدخال، مما ينتج إشارة خطأ تتناسب مع فرق الطور بينهما. ثم يتم ترشيح إشارة الخطأ ذات التردد المنخفض واستخدامها لتشغيل مذبذب متناوب (VCO) الذي ينشئ طور إخراج. يتم تغذية الخرج من خلال مقسم اختياري مرة أخرى إلى إدخال النظام، مما ينتج عنه حلقة تغذية مرتدة سلبية . إذا انحرف طور الإخراج، فستزداد إشارة الخطأ، مما يدفع طور مذبذب متناوب (VCO) في الاتجاه المعاكس لتقليل الخطأ. وبالتالي يتم قفل طور الإخراج على طور الإدخال.

تُبنى حلقات الطور المقفلة التناظرية عمومًا باستخدام كاشف طور تناظري ومرشح تمرير منخفض ومذبذب جهد متغير موضوع في تكوين تغذية راجعة سلبية . تستخدم حلقة الطور المقفلة الرقمية كاشف طور رقميًا؛ وقد يكون لها أيضًا مقسم في مسار التغذية الراجعة أو في مسار المرجع، أو كليهما، من أجل جعل تردد إشارة خرج PLL مضاعفًا نسبيًا للتردد المرجعي. يمكن أيضًا إنشاء مضاعف غير صحيح للتردد المرجعي عن طريق استبدال عداد القسمة البسيط على N في مسار التغذية الراجعة بعداد ابتلاع نبضات قابل للبرمجة . يشار إلى هذه التقنية عادةً باسم مُركِّب N جزئي أو PLL جزئي. ^{[ مشكوك فيه - ناقش ]}

يولد المذبذب إشارة خرج دورية. افترض أن المذبذب في البداية يكون عند نفس تردد إشارة المرجع تقريبًا. إذا تأخر الطور من المذبذب عن الطور المرجعي، يغير كاشف الطور جهد التحكم في المذبذب بحيث يتسارع. وبالمثل، إذا تقدم الطور تدريجيًا أمام المرجع، يغير كاشف الطور جهد التحكم لإبطاء المذبذب. نظرًا لأن المذبذب قد يكون في البداية بعيدًا عن التردد المرجعي، فقد تستجيب كاشفات الطور العملية أيضًا لاختلافات التردد، بحيث تزيد من نطاق قفل المدخلات المسموح بها. اعتمادًا على التطبيق، يوفر خرج المذبذب المتحكم فيه، أو إشارة التحكم إلى المذبذب، الناتج المفيد لنظام PLL. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يولد كاشف الطور (PD) جهدًا يمثل فرق الطور بين إشارتين. في PLL، يكون مدخلا كاشف الطور هما المدخل المرجعي والتغذية الراجعة من VCO. يتم استخدام جهد خرج PD للتحكم في VCO بحيث يظل فرق الطور بين المدخلين ثابتًا، مما يجعله نظام تغذية مرتدة سلبية. ^[18]

تتمتع أنواع مختلفة من كاشفات الطور بخصائص أداء مختلفة.

على سبيل المثال، ينتج الخلاط الترددي توافقيات تزيد من التعقيد في التطبيقات حيث تكون النقاء الطيفي لإشارة VCO مهمًا. يمكن أن تهيمن النطاقات الجانبية غير المرغوبة (الزائفة) الناتجة، والتي تسمى أيضًا "النتوءات المرجعية"، على متطلبات المرشح وتقليل نطاق الالتقاط إلى ما دون المتطلبات أو زيادة وقت القفل بما يتجاوز المتطلبات. في هذه التطبيقات، يتم استخدام أجهزة الكشف عن الطور الرقمية الأكثر تعقيدًا والتي لا تحتوي على مكون نتوء مرجعي شديد على خرجها. أيضًا، عند القفل، يكون فرق الطور في الحالة المستقرة عند المدخلات باستخدام هذا النوع من أجهزة الكشف عن الطور قريبًا من 90 درجة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في تطبيقات PLL، غالبًا ما يكون من المطلوب معرفة متى تكون الحلقة خارج القفل. عادةً ما تحتوي أجهزة الكشف عن الترددات الطورية الرقمية الأكثر تعقيدًا على خرج يسمح بإشارة موثوقة لحالة خارج القفل.

غالبًا ما تُستخدم بوابة XOR في أجهزة PLL الرقمية ككاشف طور فعال وبسيط. ويمكن استخدامها أيضًا بالمعنى التناظري مع تعديل بسيط للدوائر.

تحتوي الكتلة التي تسمى عادةً مرشح حلقة PLL (مرشح الترددات المنخفضة عادةً) على وظيفتين مميزتين.

الوظيفة الأساسية هي تحديد ديناميكيات الحلقة، والتي تسمى أيضًا الاستقرار . هذه هي الطريقة التي تستجيب بها الحلقة للاضطرابات، مثل التغييرات في التردد المرجعي، أو تغييرات مقسم التغذية الراجعة، أو عند بدء التشغيل. الاعتبارات الشائعة هي النطاق الذي يمكن للحلقة من خلاله تحقيق القفل (نطاق السحب، أو نطاق القفل أو نطاق الالتقاط)، ومدى سرعة تحقيق الحلقة للقفل (وقت القفل، أو وقت القفل أو وقت الاستقرار ) وسلوك التخميد . اعتمادًا على التطبيق، قد يتطلب هذا واحدًا أو أكثر من العناصر التالية: نسبة بسيطة (مكسب أو توهين)، تكامل (مرشح تمرير منخفض) و/أو مشتق ( مرشح تمرير عالي ). معلمات الحلقة التي يتم فحصها عادةً لهذا الغرض هي هامش مكسب الحلقة وهامش الطور . تُستخدم المفاهيم الشائعة في نظرية التحكم بما في ذلك وحدة تحكم PID لتصميم هذه الوظيفة.

الاعتبار الشائع الثاني هو الحد من كمية طاقة التردد المرجعي (التموج) التي تظهر عند خرج كاشف الطور والتي يتم تطبيقها بعد ذلك على مدخل التحكم VCO. يعمل هذا التردد على تعديل VCO وينتج نطاقات جانبية FM تسمى عادةً "النتوءات المرجعية".

يمكن أن يهيمن أي من هذه الاعتبارات على تصميم هذه الكتلة، أو يمكن أن يكون عملية معقدة تتلاعب بتفاعلات الاثنين. المقايضة النموذجية لزيادة النطاق الترددي هي تدهور الاستقرار. وعلى العكس من ذلك، فإن المقايضة بين التخميد الإضافي لتحقيق استقرار أفضل هي انخفاض السرعة وزيادة وقت الاستقرار. غالبًا ما تتأثر ضوضاء الطور أيضًا. ^[13]

تستخدم جميع حلقات القفل الطوري عنصر مذبذب ذو قدرة تردد متغير. يمكن أن يكون هذا مذبذب VCO تناظري إما مدفوعًا بدوائر تناظرية في حالة APLL أو مدفوعًا رقميًا من خلال استخدام محول رقمي إلى تناظري كما هو الحال بالنسبة لبعض تصميمات DPLL. تُستخدم المذبذبات الرقمية البحتة مثل المذبذب الذي يتم التحكم فيه رقميًا في ADPLLs. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

This section needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources in this section. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Phase-locked loop" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (June 2022) (Learn how and when to remove this message)

قد تتضمن PLLs فاصلًا بين المذبذب ومدخل التغذية الراجعة إلى كاشف الطور لإنتاج مُركِّب تردد . يُعد المقسم القابل للبرمجة مفيدًا بشكل خاص في تطبيقات أجهزة الإرسال اللاسلكية ولضبط الوقت بالكمبيوتر، نظرًا لأنه يمكن إنتاج عدد كبير من الترددات من مذبذب مرجعي واحد مستقر ودقيق يتم التحكم فيه بواسطة بلورة الكوارتز (والذي كان مكلفًا قبل أن يوفر التخليق الحراري المائي على نطاق تجاري الكوارتز الاصطناعي الرخيص).

تتضمن بعض وحدات PLL أيضًا فاصلًا بين ساعة المرجع والمدخل المرجعي لكاشف الطور. إذا كان الفاصل في مسار التغذية الراجعة يقسم على وقسم المدخل المرجعي يقسم على ، فإنه يسمح لوحدة PLL بضرب التردد المرجعي في . قد يبدو الأمر أبسط من مجرد تغذية وحدة PLL بتردد أقل، ولكن في بعض الحالات قد يكون التردد المرجعي مقيدًا بقضايا أخرى، ومن ثم يكون الفاصل المرجعي مفيدًا. ${\displaystyle N}$${\displaystyle M}$${\displaystyle N/M}$

يمكن أيضًا تحقيق مضاعفة التردد عن طريق قفل خرج VCO على التوافقي N للإشارة المرجعية. بدلاً من كاشف الطور البسيط، يستخدم التصميم خلاط توافقي (خلاط أخذ العينات). يحول الخلاط التوافقي الإشارة المرجعية إلى سلسلة نبضات غنية بالتوافقيات. ^[ب] يتم ضبط خرج VCO تقريبًا ليكون قريبًا من أحد تلك التوافقيات. وبالتالي، يقع خرج الخلاط التوافقي المطلوب (الذي يمثل الفرق بين التوافقي N وخرج VCO) ضمن نطاق تمرير مرشح الحلقة.

يجب أن نلاحظ أيضًا أن التغذية الراجعة لا تقتصر على مقسم التردد. يمكن أن يكون هذا العنصر عناصر أخرى مثل مضاعف التردد أو الخلاط. سيجعل المضاعف خرج VCO مضاعفًا جزئيًا (بدلاً من مضاعف) للتردد المرجعي. يمكن للخلاط ترجمة تردد VCO بإزاحة ثابتة. قد يكون أيضًا مزيجًا من هذه. على سبيل المثال، يسمح المقسم الذي يتبع الخلاط للمقسم بالعمل بتردد أقل بكثير من VCO دون خسارة في مكسب الحلقة.

يمكن اشتقاق المعادلات التي تحكم حلقة مقفلة الطور مع مضاعف تناظري ككاشف طور ومرشح خطي على النحو التالي. دع المدخل لكاشف الطور يكون وخرج المذبذب المتغير هو مع الأطوار و . تصف الدالتان و أشكال الموجة للإشارات. ثم يتم إعطاء خرج كاشف الطور بواسطة${\displaystyle f_{1}(\theta _{1}(t))}$${\displaystyle f_{2}(\theta _{2}(t))}$${\displaystyle \theta _{1}(t)}$${\displaystyle \theta _{2}(t)}$${\displaystyle f_{1}(\theta )}$${\displaystyle f_{2}(\theta )}$${\displaystyle \varphi (t)}$

${\displaystyle \varphi (t)=f_{1}(\theta _{1}(t))f_{2}(\theta _{2}(t))}$

عادةً ما يتم أخذ تردد VCO كدالة لمدخل VCO مثل ${\displaystyle g(t)}$

${\displaystyle {\dot {\theta }}_{2}(t)=\omega _{2}(t)=\omega _{\text{free}}+g_{v}g(t)\,}$

حيث هي حساسية VCO و يتم التعبير عنها بوحدة Hz / V؛ هي تردد التشغيل الحر لـ VCO. ${\displaystyle g_{v}}$${\displaystyle \omega _{\text{free}}}$

يمكن وصف مرشح الحلقة بنظام من المعادلات التفاضلية الخطية

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}{\dot {x}}&=&Ax+b\varphi (t),\\g(t)&=&c^{*}x,\end{array}}\quad x(0)=x_{0},}$

حيث هو مدخل للمرشح، هو مخرج للمرشح، هو -بواسطة- مصفوفة، . يمثل الحالة الأولية للمرشح. رمز النجمة هو نقل مترافق . ${\displaystyle \varphi (t)}$${\displaystyle g(t)}$${\displaystyle A}$${\displaystyle n}$${\displaystyle n}$${\displaystyle x\in \mathbb {C} ^{n},\quad b\in \mathbb {R} ^{n},\quad c\in \mathbb {C} ^{n},\quad }$${\displaystyle x_{0}\in \mathbb {C} ^{n}}$

ومن ثم يصف النظام التالي PLL

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}{\dot {x}}&=&Ax+bf_{1}(\theta _{1}(t))f_{2}(\theta _{2}(t)),\\{\dot {\theta }}_{2}&=&\omega _{\text{free}}+g_{v}(c^{*}x)\\\end{array}}\quad x(0)=x_{0},\quad \theta _{2}(0)=\theta _{0}.}$

أين هو تحول الطور الأولي؟ ${\displaystyle \theta _{0}}$

ضع في اعتبارك أن مدخلات PLL ومخرجات VCO هي إشارات عالية التردد. ثم لأي دوال دورية قابلة للتفاضل على شكل قطع ، توجد دالة بحيث يكون خرج Filter ${\displaystyle f_{1}(\theta _{1}(t))}$${\displaystyle f_{2}(\theta _{2}(t))}$${\displaystyle 2\pi }$${\displaystyle f_{1}(\theta )}$${\displaystyle f_{2}(\theta )}$${\displaystyle \varphi (\theta )}$${\displaystyle G(t)}$

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}{\dot {x}}&=&Ax+b\varphi (\theta _{1}(t)-\theta _{2}(t)),\\G(t)&=&c^{*}x,\end{array}}\quad x(0)=x_{0},}$

في مجال الطور يساوي تقريبًا (الفرق صغير فيما يتعلق بالترددات) مخرجات نموذج الفلتر في مجال الوقت. ^{[19] [20]} هنا الوظيفة هي خاصية كاشف الطور . ${\displaystyle G(t)-g(t)}$ ${\displaystyle \varphi (\theta )}$

يتم الإشارة إلى ذلك من خلال فرق الطور ${\displaystyle \theta _{\Delta }(t)}$

${\displaystyle \theta _{\Delta }=\theta _{1}(t)-\theta _{2}(t).}$

ثم يصف النظام الديناميكي التالي سلوك PLL

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}{\dot {x}}&=&Ax+b\varphi (\theta _{\Delta }),\\{\dot {\theta }}_{\Delta }&=&\omega _{\Delta }-g_{v}(c^{*}x).\\\end{array}}\quad x(0)=x_{0},\quad \theta _{\Delta }(0)=\theta _{1}(0)-\theta _{2}(0).}$

هنا ؛ هو تردد المذبذب المرجعي (نفترض أنه ثابت). ${\displaystyle \omega _{\Delta }=\omega _{1}-\omega _{\text{free}}}$${\displaystyle \omega _{1}}$${\displaystyle \omega _{\text{free}}}$

ضع في اعتبارك الإشارات الجيبية

${\displaystyle f_{1}(\theta _{1}(t))=A_{1}\sin(\theta _{1}(t)),\quad f_{2}(\theta _{2}(t))=A_{2}\cos(\theta _{2}(t))}$

ودائرة RC بسيطة ذات قطب واحد كمرشح. يأخذ نموذج المجال الزمني الشكل

${\displaystyle {\begin{aligned}{\dot {x}}&=-{\frac {1}{RC}}x+{\frac {1}{RC}}A_{1}A_{2}\sin(\theta _{1}(t))\cos(\theta _{2}(t)),\\[6pt]{\dot {\theta }}_{2}&=\omega _{\text{free}}+g_{v}(c^{*}x)\end{aligned}}}$

خصائص PD لهذه الإشارات تساوي [ ^21]

${\displaystyle \varphi (\theta _{1}-\theta _{2})={\frac {A_{1}A_{2}}{2}}\sin(\theta _{1}-\theta _{2})}$

ومن ثم فإن نموذج مجال الطور يأخذ الشكل

${\displaystyle {\begin{aligned}{\dot {x}}&=-{\frac {1}{RC}}x+{\frac {1}{RC}}{\frac {A_{1}A_{2}}{2}}\sin(\theta _{\Delta }),\\[6pt]{\dot {\theta }}_{\Delta }&=\omega _{\Delta }-g_{v}(c^{*}x).\end{aligned}}}$

هذا النظام من المعادلات يعادل معادلة البندول الرياضي

${\displaystyle {\begin{aligned}x&={\frac {{\dot {\theta }}_{2}-\omega _{2}}{g_{v}c^{*}}}={\frac {\omega _{1}-{\dot {\theta }}_{\Delta }-\omega _{2}}{g_{v}c^{*}}},\\[6pt]{\dot {x}}&={\frac {{\ddot {\theta }}_{2}}{g_{v}c^{*}}},\\[6pt]\theta _{1}&=\omega _{1}t+\Psi ,\\[6pt]\theta _{\Delta }&=\theta _{1}-\theta _{2},\\[6pt]{\dot {\theta }}_{\Delta }&={\dot {\theta }}_{1}-{\dot {\theta }}_{2}=\omega _{1}-{\dot {\theta }}_{2},\\[6pt]&{\frac {1}{g_{v}c^{*}}}{\ddot {\theta }}_{\Delta }-{\frac {1}{g_{v}c^{*}RC}}{\dot {\theta }}_{\Delta }-{\frac {A_{1}A_{2}}{2RC}}\sin \theta _{\Delta }={\frac {\omega _{2}-\omega _{1}}{g_{v}c^{*}RC}}.\end{aligned}}}$

يمكن أيضًا تحليل حلقات القفل الطوري كأنظمة تحكم من خلال تطبيق تحويل لابلاس . يمكن كتابة استجابة الحلقة على النحو التالي

${\displaystyle {\frac {\theta _{o}}{\theta _{i}}}={\frac {K_{p}K_{v}F(s)}{s+K_{p}K_{v}F(s)}}}$

أين

• ${\displaystyle \theta _{o}}$هي مرحلة الإخراج بالراديان
• ${\displaystyle \theta _{i}}$هي مرحلة الإدخال بالراديان
• ${\displaystyle K_{p}}$هو مكسب كاشف الطور بالفولت لكل راديان
• ${\displaystyle K_{v}}$هو مكسب VCO بالراديان لكل فولت ثانية
• ${\displaystyle F(s)}$هي دالة نقل مرشح الحلقة (بدون أبعاد)

يمكن التحكم في خصائص الحلقة عن طريق إدخال أنواع مختلفة من مرشحات الحلقة. أبسط مرشح هو دائرة RC أحادية القطب . تكون دالة نقل الحلقة في هذه الحالة هي

${\displaystyle F(s)={\frac {1}{1+sRC}}}$

تصبح استجابة الحلقة:

${\displaystyle {\frac {\theta _{o}}{\theta _{i}}}={\frac {\frac {K_{p}K_{v}}{RC}}{s^{2}+{\frac {s}{RC}}+{\frac {K_{p}K_{v}}{RC}}}}}$

هذا هو شكل المذبذب التوافقي الكلاسيكي . يمكن ربط المقام بمقام نظام من الدرجة الثانية:

${\displaystyle s^{2}+2s\zeta \omega _{n}+\omega _{n}^{2}}$

أين هو عامل التخميد و هو التردد الطبيعي للحلقة. ${\displaystyle \zeta }$${\displaystyle \omega _{n}}$

بالنسبة لمرشح RC أحادي القطب،

${\displaystyle \omega _{n}={\sqrt {\frac {K_{p}K_{v}}{RC}}}}$

${\displaystyle \zeta ={\frac {1}{2{\sqrt {K_{p}K_{v}RC}}}}}$

التردد الطبيعي للحلقة هو مقياس لزمن استجابة الحلقة، وعامل التخميد هو مقياس للتجاوز والرنين. من الناحية المثالية، يجب أن يكون التردد الطبيعي مرتفعًا ويجب أن يكون عامل التخميد قريبًا من 0.707 (التخميد الحرج). مع وجود مرشح أحادي القطب، ليس من الممكن التحكم في تردد الحلقة وعامل التخميد بشكل مستقل. في حالة التخميد الحرج،

${\displaystyle RC={\frac {1}{2K_{p}K_{v}}}}$

${\displaystyle \omega _{c}=K_{p}K_{v}{\sqrt {2}}}$

مرشح أكثر فعالية قليلاً، يتضمن مرشح التأخير والتقدم قطبًا واحدًا وصفرًا واحدًا. يمكن تحقيق ذلك باستخدام مقاومتين ومكثف واحد. دالة النقل لهذا المرشح هي

${\displaystyle F(s)={\frac {1+sCR_{2}}{1+sC(R_{1}+R_{2})}}}$

يحتوي هذا الفلتر على ثابتين زمنيين

${\displaystyle \tau _{1}=C(R_{1}+R_{2})}$

${\displaystyle \tau _{2}=CR_{2}}$

يؤدي استبدال ما سبق إلى الحصول على التردد الطبيعي وعامل التخميد التاليين

${\displaystyle \omega _{n}={\sqrt {\frac {K_{p}K_{v}}{\tau _{1}}}}}$

${\displaystyle \zeta ={\frac {1}{2\omega _{n}\tau _{1}}}+{\frac {\omega _{n}\tau _{2}}{2}}}$

يمكن حساب مكونات مرشح الحلقة بشكل مستقل لتردد طبيعي معين وعامل تخميد

${\displaystyle \tau _{1}={\frac {K_{p}K_{v}}{\omega _{n}^{2}}}}$

${\displaystyle \tau _{2}={\frac {2\zeta }{\omega _{n}}}-{\frac {1}{K_{p}K_{v}}}}$

يمكن أن يكون تصميم مرشح الحلقة في العالم الحقيقي أكثر تعقيدًا، على سبيل المثال، استخدام مرشحات من الدرجة الأعلى لتقليل أنواع مختلفة أو مصادر ضوضاء الطور. (انظر مرجع D Banerjee أدناه)

يمكن تنفيذ حلقات القفل الطوري الرقمية في الأجهزة، باستخدام الدوائر المتكاملة مثل CMOS 4046. ومع ذلك، مع تزايد سرعة المتحكمات الدقيقة، فقد يكون من المنطقي تنفيذ حلقة القفل الطوري في البرامج للتطبيقات التي لا تتطلب القفل على الإشارات في نطاق ميغا هرتز أو أسرع، مثل التحكم بدقة في سرعات المحرك. يتمتع تنفيذ البرنامج بالعديد من المزايا بما في ذلك التخصيص السهل لحلقة التغذية الراجعة بما في ذلك تغيير نسبة الضرب أو القسمة بين الإشارة التي يتم تعقبها ومذبذب الإخراج. علاوة على ذلك، فإن تنفيذ البرنامج مفيد لفهمه والتجربة معه. كمثال لحلقة القفل الطوري التي تم تنفيذها باستخدام كاشف تردد الطور يتم تقديمه في MATLAB، حيث أن هذا النوع من كاشف الطور قوي وسهل التنفيذ.

% هذا المثال مكتوب بلغة MATLAB

% تهيئة المتغيرات 
vcofreq = zeros ( 1 ، numiterations )؛ ervec = zeros ( 1 ، numiterations )؛ % تتبع آخر حالات المرجع والإشارة وإشارة الخطأ qsig = 0 ؛ qref = 0 ؛ lref = 0 ؛ lsig = 0 ؛ lersig = 0 ؛ phs = 0 ؛ freq = 0 ؛   
   

              
  
  

% ثوابت مرشح الحلقة (المتناسبة والمشتقة) 
% حاليًا قوى الرقم اثنين لتسهيل الضرب عن طريق التحولات 
prop = 1 / 128 ؛ deriv = 64 ؛    
  

بالنسبة إلى it = 1 : الأرقام % محاكاة مذبذب محلي باستخدام عداد 16 بت phs = mod ( phs + floor ( freq / 2 ^ 16 )، 2 ^ 16 )؛ ref = phs < 32768 ؛ % الحصول على القيمة الرقمية التالية (0 أو 1) للإشارة المراد تتبعها sig = tracksig ( it )؛ % تنفيذ كاشف تردد الطور rst = ~ ( qsig & qref )؛ % إعادة تعيين "القلاب" لكاشف تردد الطور % عندما تكون كل من الإشارة والمرجع مرتفعتين qsig = ( qsig | ( sig & ~ lsig )) & rst ؛ % تشغيل قلاب الإشارة والحافة الأمامية للإشارة qref = ( qref | ( ref & ~ lref )) & rst ؛ % تشغيل قلاب المرجع على الحافة الأمامية للمرجع lref = ref ؛ lsig = sig ; % قم بتخزين هذه القيم للتكرار التالي (لاكتشاف الحافة) ersig = qref - qsig ; % احسب إشارة الخطأ (سواء كان يجب زيادة التردد أو نقصانه) % يتم إعطاء إشارة الخطأ بواسطة إشارة قلاب واحدة أو أخرى % قم بتنفيذ مرشح القطب الصفري من خلال الإدخال المتناسب والمشتق للتردد filtered_ersig = ersig + ( ersig - lersig ) * deriv ; % احتفظ بإشارة الخطأ للإخراج المتناسب lersig = ersig ; % قم بدمج تردد VCO باستخدام إشارة الخطأ freq = freq - 2 ^ 16 * filtered_ersig * prop ; % يتم تعقب التردد ككسر ثنائي بنقطة ثابتة % قم بتخزين تردد VCO الحالي vcofreq ( 1 ، it ) = freq / 2 ^ 16 ;   
    
               
        
    
      
    
          
    
              
              
          
         
    
    
            
    
      
    
              
    
    
           
    % قم بتخزين إشارة الخطأ لإظهار ما إذا كانت الإشارة أو المرجع بتردد أعلى 
ervec ( 1 ، it ) = ersig ؛ النهاية       

في هذا المثال، يُفترض أن تحتوي المصفوفة tracksigعلى إشارة مرجعية يجب تتبعها. يتم تنفيذ المذبذب بواسطة عداد، مع الإشارة إلى حالة التشغيل/الإيقاف للمذبذب. يحاكي هذا الكود اثنين من القلابات من النوع D التي تتكون من مقارن تردد الطور. عندما يكون للمرجع أو الإشارة حافة موجبة، يتحول القلاب المقابل إلى مرتفع. بمجرد أن يكون كل من المرجع والإشارة مرتفعين، يتم إعادة تعيين كلا القلابين. يحدد القلاب المرتفع في تلك اللحظة ما إذا كان المرجع أو الإشارة متقدمًا على الآخر. إشارة الخطأ هي الفرق بين قيمتي القلابين هاتين. يتم تنفيذ مرشح القطب-الصفر عن طريق إضافة إشارة الخطأ ومشتقها إلى إشارة الخطأ المفلترة. يتم دمج هذا بدوره للعثور على تردد المذبذب.

في الممارسة العملية، من المحتمل أن يتم إدراج عمليات أخرى في التغذية الراجعة لهذه الحلقة المقفولة بالطور. على سبيل المثال، إذا كانت الحلقة المقفولة بالطور ستنفذ مضاعف تردد، فيمكن تقسيم إشارة المذبذب حسب التردد قبل مقارنتها بالإشارة المرجعية.

• حلقة مقفلة التردد
• حلقة قفل الطور لمضخة الشحن
• استرداد الناقل
• خريطة الدائرة - نموذج رياضي بسيط للحلقة المقفلة الطورية التي تُظهر كل من قفل الوضع والسلوك الفوضوي.
• حلقة كوستاس
• حلقة التأخير المقفلة (DLL)
• جهاز استقبال التحويل المباشر
• مُركِّب رقمي مباشر
• مرشح كالمان
• PLL متعدد البتات
• ساعة Shortt-Synchronome – بندول تابع مقفل الطور على الساعة الرئيسية (حوالي عام 1921)

تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـ حلقات مقفلة الطور .

• بانيرجي، دين (2006)، دليل أداء وتصميم محاكاة PLL (الطبعة الرابعة)، ناشيونال سيميكونداكتور ، تم أرشفته من الأصل في 2012-09-02 ، تم استرجاعه في 2012-12-04.
• بيست، آر إي (2003)، حلقات مقفلة الطور: التصميم والمحاكاة والتطبيقات ، ماكجرو هيل، رقم ISBN 0-07-141201-8
• de Bellescize، Henri (يونيو 1932)، “La réception Synchrone”، L’Onde Electrique ، 11 : 230–240
• دورف، ريتشارد سي. (1993)، دليل الهندسة الكهربائية ، بوكا راتون: مطبعة سي آر سي، رمز الكتاب : 1993eeh..book.....D، رقم ISBN 0-8493-0185-8
• إيغان، ويليام ف. (1998)، أساسيات قفل الطور ، جون وايلي وأولاده(يوفر نصوص Matlab مفيدة للمحاكاة)
• إيجان، ويليام ف. (2000)، توليف التردد بواسطة قفل الطور (الطبعة الثانية)، جون وايلي وأولاده(يوفر نصوص Matlab مفيدة للمحاكاة)
• جاردنر، فلويد م. (2005)، تقنيات قفل الطور (الطبعة الثالثة)، وايلي-إنترسانس، رقم ISBN 978-0-471-43063-6
• كلابر، جيه؛ فرانكل، جيه تي (1972)، أنظمة القفل الطوري وأنظمة التغذية الراجعة الترددية ، أكاديميك بريس. (فك تشفير FM)
• كونديرت، كين (أغسطس 2006)، التنبؤ بضوضاء الطور والاهتزاز في أجهزة توليد التردد القائمة على PLL (PDF) (الطبعة الرابعة)، دليل المصمم الاستشاري، المحدودة.
• ليو، مينجليانج (21 فبراير 2006)، بناء PLL CMOS 1.5 فولت 2.4 جيجاهرتز، خط تصميم الشبكة اللاسلكية، مؤرشف من الأصل في 1 يوليو 2010. مقالة حول تصميم IC PLL قياسي لتطبيقات البلوتوث.
• وولافر، دان هـ. (1991)، تصميم دائرة الحلقة المقفلة الطور ، برنتيس هول، رقم ISBN 0-13-662743-9

• تمهيد حلقة القفل الطوري – يتضمن فيديو مضمن
• يستضيف Excel Unusual نموذج PLL متحركًا ودروسًا تعليمية لترميز مثل هذا النموذج.

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate