Синтезаторы с зарядовой (токовой) накачкой

Оптимизация схем ИФД привела в 80-е гг. 20 века к разработке синтезаторов с ИФАПЧ с зарядовой (токовой) накачкой. Эти схемы оказались по многим характеристикам оптимальными для интегрального исполнения и заняли монопольное положение как синтезаторы в устройствах подвижной связи.

Отличия синтезатора с зарядовой накачкой от классической схемы (рис. 2.14) состоят в изменении принципов работы и схемы ИФД. ИФД в них содержит два одинаковых по величине и противоположных по знаку генератора постоянного тока , переключаемых на нагрузку в зависимости от знака фазового сдвига между последовательностями импульсов, следующих на ИФД с ДПКД и ДФКД (рис. 2.25). Нагрузкой ИФД является RC цепочка.

Рис. 2.25. Схема ИФД

Ток проходит через нагрузку, изменяя на ней напряжение на

(2.39)

Знак напряжения определяется знаком . В стационарном состоянии кольца ИФАПЧ напряжение на выходе ИФД должно быть постоянным. В отличие от синтезаторов, рассмотренных в параграфе 2.5, где в стационарном состоянии разность фаз между последовательностями на входе ИФД постоянна, в синтезаторах с зарядовой накачкой разность фаз должна быть равна нулю.

Выражение (2.39) заменяет соотношение (2.27). Все остальные зависимости, использованные при выводе основного уравнения синтезатора с ИФАПЧ, неизменны. В результате получаем следующий вид уравнения синтезатора:

(2.40)

.

Наличие в кольце ИФАПЧ двух интегрирующих звеньев (множитель p²) свидетельствует, что синтезатор с зарядовой накачкой (без учета ФНЧ) относится к системам автоматического регулирования 2-го порядка. Проведем анализ выражения (2.40), исключив ФНЧ (K_ФНЧ = 1).

Введем угловую частоту свободных колебаний кольца , определив

.

(2.41)

Тогда уравнение (2.40) можно записать в виде

.

(2.42)

Введем декремент затухания и преобразуем (2.42):

(2.43)

Исследуем переходные характеристики, заменив в (2.43) p на d/dt, а p² – на d²/dt². Рассмотрим случай перестройки синтезатора с одной частоты на другую, когда .

Переходный процесс описывает дифференциальное уравнение

.

(2.44)

.

Характеристическое уравнение для (2.44) имеет 2 корня

Если , то переходный процесс носит колебательный характер, что нежелательно. Поэтому выбираем .

Самым коротким переходный процесс будет при , при этом решение уравнения (2.44)

(2.45)

Коэффициенты С ₁ и С₂ определяем из начальных условий.

При t = 0, , тогда .

При t = 0, , тогда .

.

Следовательно,

(2.46)

График переходного процесса показан на рис. 2.26; длительность процесса можно оценить в (4…5) .

Рис. 2.26. Переходный процесс в синтезаторе с накачкой

Частотные характеристики синтезатора найдем из (2.43), подставив в него и заменив p на jΩ:

.

(2.47)

Зависимость передаточной функции

от lgF приведена на рис. 2.27. Частота F′, при которой ,

Рис. 2.27. Передаточная функция