یک حلقه قفل فاز یا حلقه قفل شده در فاز (Phase Locked Loop)(PLL) یک سیستم کنترلی الکترونیکی است، که یک سیگنال قفل شده فاز متناسب با ورودی یا مرجع (reference)، می‌سازد. PLL در یک بازخورد منفی مشترک توسط مقایسه خروجی «اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO)» و ورودی فرکانس مرجع، با آشکارساز فاز، انجام می‌پذیرد. آشکارساز فاز برای هدایت فازاسیلاتور، به سیگنال مرجع ورودی، استفاده می‌شود. این نوع از مدارات بطور گسترده در رادیو، ارتباطات مخابراتی، کامپیوترها و دیگر کاربردهای الکترونیکی استفاده می‌شود، که به این ترتیب است:
- ساخت یک یا چند فرکانس، که از لحاظ پایداری و ثبات به فرکانس مرجع برسد.
- آشکارسازی یک فرکانس خاص
- باز گرداندن یک کلاک یا کَریِر به حالت اول خود
تحقیقات اولیه در زمینه آنچه که به عنوان حلقه با فاز قفل شونده می‌شناسیم به سال ۱۹۳۲ بر می‌گردد، یعنی زمانی که محققان بریتانیایی برای گیرنده سوپر هترودین ادوین هاوارد آرمسترانگ، روش دیگری، یعنی هوموداین را توسعه دادند در سیستم هوموداین یا سینکروداین یک اسیلاتور محلی به فرکانس مطلوب توان ورودی تنظیم شده و با سیگنال ورودی چند برابر می‌گردد. سیگنال خروجی حاصله شامل اطلاعات اصلی مدولاسیون صوتی می‌باشد. قصد ما این بود تا یک مدار گیرنده متناوبی را توسعه دهیم که به مدارهای میزان شده کمتری نسبت به گیرنده سوپر هترودین نیاز دارد. چوناسیلاتور محلی سریعاً از فرکانس خود خارج می‌شود برای اسیلاتور یک سیگنال (پیام) تصحیح خودکار تا آن را به مانند سیگنال مطلوب، در فاز و فرکانس یکسان، نگه دارد. این تکنیک در سال ۱۹۳۲۲ در مقاله‌ای توسط H.de Bellescise در مجله فرانسوی Onde Electriquu توصیف شد.
یک حلقه قفل فاز یا حلقه قفل شده در فاز (Phase Locked Loop)(PLL) یک سیستم کنترلی الکترونیکی است، که یک سیگنال قفل شده فاز متناسب با ورودی یا مرجع (reference)، می‌سازد. PLL در یک بازخورد منفی مشترک توسط مقایسه خروجی «اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO)» و ورودی فرکانس مرجع، با آشکارساز فاز، انجام می‌پذیرد. آشکارساز فاز برای هدایت فازاسیلاتور، به سیگنال مرجع ورودی، استفاده می‌شود. این نوع از مدارات بطور گسترده در رادیو، ارتباطات مخابراتی، کامپیوترها و دیگر کاربردهای الکترونیکی استفاده می‌شود، که به این ترتیب است:
- ساخت یک یا چند فرکانس، که از لحاظ پایداری و ثبات به فرکانس مرجع برسد.
- آشکارسازی یک فرکانس خاص
- باز گرداندن یک کلاک یا کَریِر به حالت اول خود
تحقیقات اولیه در زمینه آنچه که به عنوان حلقه با فاز قفل شونده می‌شناسیم به سال ۱۹۳۲ بر می‌گردد، یعنی زمانی که محققان بریتانیایی برای گیرنده سوپر هترودین ادوین هاوارد آرمسترانگ، روش دیگری، یعنی هوموداین را توسعه دادند در سیستم هوموداین یا سینکروداین یک اسیلاتور محلی به فرکانس مطلوب توان ورودی تنظیم شده و با سیگنال ورودی چند برابر می‌گردد. سیگنال خروجی حاصله شامل اطلاعات اصلی مدولاسیون صوتی می‌باشد. قصد ما این بود تا یک مدار گیرنده متناوبی را توسعه دهیم که به مدارهای میزان شده کمتری نسبت به گیرنده سوپر هترودین نیاز دارد. چوناسیلاتور محلی سریعاً از فرکانس خود خارج می‌شود برای اسیلاتور یک سیگنال (پیام) تصحیح خودکار تا آن را به مانند سیگنال مطلوب، در فاز و فرکانس یکسان، نگه دارد. این تکنیک در سال ۱۹۳۲۲ در مقاله‌ای توسط H.de Bellescise در مجله فرانسوی Onde Electriquu توصیف شد.
ساختار و عملکرد
مکانیزم‌های حلقه با فاز قفل شونده می‌تواند به عنوا ن مدارهای آنالوگ یا دیجیتالی اجرا شود. هر دو از این اجراها، ساختار پایه‌ای یکسانی را بکار می‌برند.
بلوک دیاگرام
هر دو مدار PLL آنالوگ و دیجیتال سه قسمت اصلی دارند:
- یک آشکارساز فاز
- یک اسیلاتور الکترونیکی متغیر
- یک مسیر بازخورد (اغلب شامل یک تقسیم‌کننده فرکانس است)
فهرست مطالب:
آشکارساز فاز
مثالی از یک PD
پیاده سازی آشکارساز فاز
مثالی از یک XOR/PD
مثالی از یک سوییچ PMOS به عنوان PD
PLL های نوع یک و همترازی فاز VCO
PLL ساده و فیلتر حلقه
قفل حلقه
مثال از جایگزینی آشکارساز فاز با آشکارساز فرکانس
تحلیل PLL ساده
مثالی از خطای فاز
پاسخ PLL به پله فرکانسی در ورودی
دینامیک های حلقه
ضریب میرایی و فرکانس طبیعی
ضرب فرکانسی
و...
PLL های نوع دوم- آشکارسازهای فاز و فرکانس (PFD)
دیاگرام حالت
پیاده سازی منطقی PFD
استفاده از PFD در PLL
پمپ های بار
عملکرد مدار سری PFD/CP
PLL های پمپ بار
محاسبه تابع انتقال
پایداری PLL پمپ بار
پاسخ گذرا
ثابت زمانی
CPPLL چندبرابر کننده فرکانس
و...
نویز فاز در PLL ها- نویز فاز VCO
نویز سفید و نویز فلیکر
نویز فاز مرجع
پهنای باند حلقه
روش طراحی PLL
حاشیه فاز PLL های نوع دوم
و...
پاورپوینت آموزش کامل حلقه قفل شده فاز (PLL) در 106 اسلاید