Jump to content

    

Реализация петли ФАПЧ

Здравствуйте! Мой вопрос связан с реализацией петлевого фильтра в кольце фапч. В качестве фильтра используется пропорционально - интегрирующий фильтр с полосой пропускания 1 Гц. Для того чтобы реализовать такой фильтр применяется интегратор со сбросом ( до фильтра)(который понижает частоту дискретизации). Но при этом увеличивается астатизм системы и в шумах она практически не работает. Каким образом можно реализовать узкий фильтр, не прибегая к интегратору. Спасибо

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вообще-то добавив интегратор перед ПИФом, увеличив, как вы правильно отметили, порядок астатизма системы ФАПЧ, теоретически вы вообще ее лишили работоспособности (не только в шумах). Поэтому ФАПЧ без интегратора делается так: берем и убираем интегратор :). Точка перегиба ПИФа определяется коэффициентами передачи прямой и интегрирующей ветви ПИФа. Для уменьшения полосы пропускания - увеличивайте разрядность интегратора в ПИФе (т.е. уменьшайте коэффициент передачи), ну и соответствующим образом рассчитывайте Кпер прямой ветви.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Точка перегиба ПИФа определяется коэффициентами передачи прямой и интегрирующей ветви ПИФа.

Точка перегиба - это оптимальные параметры фильтра ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Точка перегиба - это оптимальные параметры фильтра ?

Это там, где АЧХ интегрирующего звена пересекает горизонтальную линию, представляющую собой АЧХ прямой ветви. Вы почитайте про ПИФы где-нибудь. Когда разберетесь - будет понятно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может, еще лучше почитать книжки по ФАПЧ, которых сейчас много интересных, особенно, если читаете по английски. Там обычно объясняются и нюансы петлевых фильтров, и фильтрующие свойства ФАПЧ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ФАПЧ совсем без интегратора не реализуема, поскольку в реальном устройстве есть паразитные интегрирующие цепи. И если не поставить общий интегратор с постоянной интегрирования больше чем у этих паразитных цепей, то самовозбуд или неустойчивость по ФАПЧ неизбежны. Петлевой фильтр нужен для хорошего подавления гармоник частоты сравнения (начиная с первой) , но полоса частот удержания, получаемая с помощью общего интегратора, всегда меньше чем эта частота.

Вообще, когда описываете проблему, желательно описывать и ее окружение. Как то: диапазон частот ГУНа и его характеристики (например, скорость изменения частоты), шаг сетки, частота сравнения...

Кстати, интегратор на сбрасываемом счетчике работает ужасно. Лучше применять "мягкий" (поотсчетный) интегратор. Но для этого нужен или шустрый сигнальник или ПЛИС с блоком памяти.

Edited by Corner

Share this post


Link to post
Share on other sites
Может, еще лучше почитать книжки по ФАПЧ, которых сейчас много интересных, особенно, если читаете по английски. Там обычно объясняются и нюансы петлевых фильтров, и фильтрующие свойства ФАПЧ.

 

Привет! А ссылками, которые считаете дельными, не поделитесь? Лучше и на русские тексты тоже :-)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
ФАПЧ совсем без интегратора не реализуема

Ну в общем да, ибо подстраиваемый генератор - уже интегратор.

 

поскольку в реальном устройстве есть паразитные интегрирующие цепи

 

Чем замечательна обработка сигнала в цифре - нет никаких паразитов :). Чистая математика. Только лишь ограничения связанные с частотой дискретизации и конечной разрядной сеткой.

 

Тут-то я так понял, что автор использовал дополнительный интегратор в петле ФАПЧ в качестве ФНЧ. Потому и со сбросом. Поэтому и написал, что можно его убрать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Коллеги! А если стоит задача подстроить и фазу и частоту генератора синуса под входной опорный синусоидальный сигнал, то достаточно ли только петли ФАПЧ с фильтром второго порядка. Или все таки надо строить двухконтурную систему по частоте и по фазе? Все, включая генератор, детектор и фильтры, будет внутри контроллера, только опорный придет извне через АЦП.

Кто практически такое реализовывал, может есть что подсказать?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Все зависит от того, что вы хотите получить. Какое время переходного процесса. Какая начальная расстройка по частоте. Чисто теоретически у ФАПЧ с интегратором в цепи обратной связи бесконечная полоса захвата, но вот практически так не получается. Да и время захвата пропорционально квадрату начальной расстройки.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Все зависит от того, что вы хотите получить. Какое время переходного процесса. Какая начальная расстройка по частоте. Чисто теоретически у ФАПЧ с интегратором в цепи обратной связи бесконечная полоса захвата, но вот практически так не получается. Да и время захвата пропорционально квадрату начальной расстройки.

 

Надо захватить синус входной сети 50Гц, расстройка может быть в пределах 44-56 Гц, быстродействие 2-3 периода синуса, т.е. 0.04-0.06 с. Ясно, что повышение быстродействия приведет к расширению полосы пропускания фильтра петли ФАПЧ и увеличению влияния шумов. Т.е. для реализации такой задачи достаточно ПИ-фильтра в ОС петли? Если да, то ради чего и как стоит усложнять структуру ФАПЧ? И можно, Михаил, обратиться в личку по некоторым вопросам?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Гхм. Я конечно не гуру по ФАПЧам, но сдается мне что за 2 - 3 периода захватиться будет сложноватенько. Да и если известна частота, то расстройку можно сильно сократить. Вроде как частота сети у нас достаточно точная.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Гхм. Я конечно не гуру по ФАПЧам, но сдается мне что за 2 - 3 периода захватиться будет сложноватенько. Да и если известна частота, то расстройку можно сильно сократить. Вроде как частота сети у нас достаточно точная.

За 2... 3 периода нужно комбинировать ЧАПЧ+ФАПЧ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ответы! Разбираюсь потихоньку. К сожалению нет ясной методики расчета контура, где по шагам было расписано на основе исходных данных получение параметров контура. Но вроде как ясно, что собственную частоту контура с ПИ-фильтром определяет требуемое быстродействие контура, демпфированием задаемся (типа 0.707 классика).

 

А вот как совместить ФАПЧ с частотной подстройкой? что будет частотным детектором? Где инфу копнуть?

 

PS частота сети не всегда стабильна, есть девайсы типа дизельгенераторов.

Edited by MiG-3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this