185573. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendendezés diszkrét frekvenciájú villamos jel előállítására
1 185 573 2 A rendszer alapvető hiányossága, hogy a periodikusan változó osztásarány miatt a VCO mintegy ugrálni igyekszik a két frekvencia között [f«r • Nj és fref • (H +1) között] és ennek kiküszöbölésére a fáziskomparátor kimenő hangoló feszültségét egy intenzív aluláteresztő szűrővel meg kell szűrni. Ez a szűrő pedig a továbbra is magas mintavételi frekvencia ellenére hátrányosan lassítja a szabályozókört, és csökkenti a megvalósítható fáziszajjavulás mértékét. Lényeges javulást a „kompenzált frakcionális N” néven ismert rendszer biztosít. Ennek működése azon a felismerésen alapszik, hogyha a fáziskomparátor kimenő jeléhez hozzáadunk egy olyan jellegű jelet, amely önmagában ellenkező irányú frekvenciamodulációt okozna, mint amely a programozott osztó osztásarányának periodikus változtatása miatt létrejön, akkor a két zavaró jel egymás hatását kiejti. így gyakorlatilag megszűnik a VCO zavaró frekvenciamodulációja is. Ebben az esetben pedig nem szükséges járulékos aluláteresztő szűrő a hangolófeszültség szűrésére. Ezért ez a rendszer egyesíti a továbbra is magas referenciafrekvenciából eredő előnyöket (gyors hangolás, alacsony fáziszaj) a „frakcionális osztás” kisebb frekvencialépéseket biztosító előnyével. A 2. ábra ennek a „kompenzált frakcionális N rendszer” néven ismert megoldásnak a példakénti tömb vázlatát mutatja, míg a 3. ábrán a mutatott elrendezés egyes pontjain megjelenő jelalakok láthatók, a t idő függvényében. Az alábbiakban az ábrák segítségével részletesen leírjuk az ismert megoldás működésmódját. A digitális hangolású generátor Ut, kimenőjelét a 201 VCO állítja elő. A kimenőjel szintjét és a szükséges elválasztást a második 202 erősítő biztosítja. A 201 VCO jele jelformáló első 203 erősítőn át jut a programozott osztó 204 áramkörre. A programozott osztó 204 áramkör vezérlő bemenetelre vannak kapcsolva a referenciafrekvenciás és az annál nagyobb helyiértékű hangolásokat kiváltó logikai kódok. Az ennél kisebb, tehát törtértéket reprezentáló (frakcionális N) kódvezetékek a 207 összeadó egyik adatmenet sorára vannak kapcsolva. A 207 összeadó kimenetei ún. 208 fázisakkumulátoron át (mely lényegében párhuzamos tárolósor: „íatch”) vissza vannak vezetve a 207 összadó második adatmenet sorára. A 208 fázisakkumulátor kimenetére 209 D/A átalakító csatlakozik. E példakénti kiviteli alaknál tehát a kompenzálójel-forrást hurokba kapcsolt 207 összeadó és 208 fázisakkumulátor és az utóbbi kimenetére csatlakozó 209 D/A átalakító alkotják és a 209 D/A átalakító kimenete egyben a kompenzálójel-forrás 789 ki menete. A 207 összeadó és a 208 fázisakkumulátor kapacitása a megvalósítandó törtrészek számával azonos; ha a decimális bontás egy helyiértékű, a kapacitás tíz, ha két helyiértékű, a kapacitás száz, stb. A 207 összeadó túlcsordulást jelző kimenete pedig a programozott osztó 204 áramkör további, „N + 1” vezérlőbemenetére van kapcsolva. Van olyan megoldás is, amelyben a programozott osztó 204 áramkörnek nincs „N + í ” vezéilőbemenete, hanem a 204 áramkör jelbemenete elé egy logikai jellel vezérelhető pulzuselnyelő áramkör van beiktatva. Ez hatásában ugyanolyan eredménnyel jár, mintha az N számot egységgel növelnénk, így ennek a kapcsolástechnikai eltérésnek a találmány szempontjából nincs jelentősége. A programozott osztó 204 áramkör kimenőjelét 205 fáziskomparátor hasonlítja össze a 214 kristályoszcillátor jeléből az állandó 1/F arányú 212 frekvenciaosztó által leosztott ún. referenciajellel. A jelformáló 213 fokozat a 2i4 kristályoszcillátor és a 212 frek\ enciaosztó közötti szükséges jelformálást biztosítja. A 2C5 fáziskomparátor kimenőjele analóg interpoláló 211 áramkörre jut, ahol a törtrészek bevitele által okozott frekvenciám edukáció kikompenzálása történik. Az analóg interpoláló 211 áramkör kimenőjele mintavevő-tartó 210 áramkörön keresztül szolgáltatja a 201 VCO hangolását megvalósítható feszültséget (beavatkozó jelet). A mintavevő-tartó 210 áramkört a 215 impulzusgenerátoron át olyan jel vezérli, amelynek frekvenciája megegyezik a 212 frekvenciaosztó által szolgáltatott fref frekvenciával, de fázisa a 205 fáziskomparátor bemenetére kapcsok referenciajelhez képest eltolódott. A beavatkozó szerv 206 kapacitásdióda. A működést ezután konkrét számpéldával, a 3. ábra jelalakjainak segítségével magyarázzuk. Legyen a refertnciajel frekvenciája: fref = 10 kHz, az előállítandó jel fvco frekvenciája pedig 302 kHz. Már említettük, f ogy hagyományos (nem frakcionális) elrendezés esetér a 201 VCO csak a referenciafrekvencia egészszáma többszöröseire hangolható; így pl. N : 30 esetén fvco= 300 kHz, N = 31 esetén fVco = 310 kHz. A 302 kHz biztosításához N = 30,2 osztásarányra lenne szükség. Ezt a frakcionális elrendezés programozott osztó 204 áramköre úgy biztosítja, hogy az osztásarányt tíz referenciaciklusból nyolc ciklusban N, ■- 30- ra, két ciklusban (célszerűen minden ötödik ciklusban) pedig Nj+i = 31-re állítjuk. így a tíz referenciaciklus alatt a programozott osztó 30 • 8 + 31 • 2 = 302 VCO periódust számlál és ezalatt a kimeneten tíz kimenő pulzus jelenik meg, ami megfelel a referenciafrekvenciának. A szabályozó hurok ezen a frekvencián fogja tartani a 201 VCO kimenőjelét. A 3a ábrán a 201 VCO kimenőjele látható a jelformáló 203 erősítő kimer étén (öt mintavételi ciklust mutatunk, négynél H = 33, egynél Ni+; = 31), a 3b ábra a programozott osztó 204 áramkör kimenőjelét, a 3c ábra a már leosztott rí ferenciajelet (alapjel) mutatja. A 3b és 3c ábrák összehasonlítása jól mutatja, hogy az fVco = 302 kHzes kimenőjel az N = 30-as osztásarányú ciklusokban az osztó 204 áramkör kimenetén nem tíz, hanem 302:30=10,066 kHz-es kimenőjelet eredményez. így a két jel között nincs is állandó értékű fáziskülönbség. Ugyanilyen az összehasonlítás a 205 fáziskomparátorban is. Ez az áramkör önmagában ismert ún. kettős D tároló s fázis-frekvencia komparáíor, amelynek — megfelelő előjelű szabályozást biztositó — egyik kimenőjele kondenzátort töltő áramgenerátort aktivál. Minél nagyobb a fáziskülönbség a 205 fáziskomparátor két bemenőjele — pontosabban a bemenőjelek felfutó ó lei — között (3b és 3s ábrák), annál hosszabb 'tartanú a 205 fáziskomparátor kimenőjele. A töltési ciklus végén a kondenzátorban tárolt feszültség nagysága így a két jel közötti fáziseltéréssel arányos lesz. A 3d ábra ezt szemlélteti. A Ag> fáziseltérés kompenzálás hiányában a szaggatott vonalas Uc jelalakot, kompenzálás esetén a teljesvonalú UÉ jelalakot eredményezi. Ezt a feszültséget a mintavevő-tartó 210 áramkör egy a 212 frekvenciaosztóból jövő és az impulzusgenerátorbat formált megfelelő fázishelyzetű referencia 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
