개요
디지털 PLL(위상 고정 루프)은 Moku 장치에서 데드 타임 없이 입력 신호의 위상을 지속적으로 추적하는 데 사용되는 강력한 기술입니다. 이 기술은 Moku에서 사용됩니다. 락인 증폭기 및 레이저 락 박스 위상 고정 복조 신호를 생성하고, 위상 계측기 신호의 실시간 위상, 주파수 및 진폭을 측정합니다. Moku PLL의 자세한 작동 원리는 여기에서 확인할 수 있습니다. 애플리케이션 노트.
Moku의 디지털 PLL 기능은 릴리스 2.5 소프트웨어 업데이트에서 더욱 향상되었습니다. Moku는 이제 입력 신호와 동일한 진동수뿐만 아니라 입력 신호 진동수의 배수 또는 분할에서도 위상 고정 사인파를 생성할 수 있습니다. 이 백서에서는 이 기능을 사용할 수 있는 몇 가지 사용 사례를 보여줍니다.
그림 1: Moku PLL의 간략화된 블록 다이어그램. 주파수 곱셈기 및 분주기 기능은 Moku의 전압 제어 발진기에서 출력됩니다.
락인 증폭기를 위한 고조파 복조
PLL은 외부 기준에 고정하고 이중 위상 복조를 위한 기준을 생성하는 데 사용되는 Moku 락인 증폭기의 필수 구성 요소입니다. 새로운 진동수 멀티플라이어 및 디바이더 기능을 통해 락인 증폭기는 이제 외부 기준의 하나 이상의 고조파 또는 진동수 분할에서 입력 신호를 동시에 복조할 수 있습니다.
이를 입증하기 위해 그림 2(a)와 같이 Moku:Pro에서 다중 계측기 모드로 두 개의 록인 증폭기를 배치했습니다. 첫 번째 록인 증폭기는 기준 신호의 기본 주파수에서 복조하도록 설정되었고, 두 번째 록인 증폭기는 기준 신호의 2차 고조파에서 복조하도록 설정되었습니다(그림 10(b) 참조). 측정된 진폭(R)은 비교를 위해 오실로스코프로 전송되었습니다. Moku:Lab을 사용하여 관심 신호로 1MHz 구형파를 생성하여 Moku:Pro의 입력 10에 연결했습니다. 또한, 기준 신호로 2MHz 사인파를 생성하여 Moku:Pro의 입력 XNUMX에 연결했습니다.
그림 2: (a) 다중 고조파 복조를 보여주기 위한 다중 계측기 모드 설정. (b) XNUMX차 고조파에서 복조하기 위한 XNUMX차 록인 증폭기의 PLL 설정.
듀티 사이클이 50%인 구형파는 홀수 고조파로만 구성됩니다. 따라서 그림 3a에서 첫 번째 Lock-in 증폭기는 기본 주파수(빨간색 선)에서 강한 전력을 측정한 반면, 두 번째 Lock-in Amplifier는 두 번째 고조파(파란색 선)에서는 거의 전력을 감지하지 못했습니다. 그러나 듀티 사이클이 증가하면 3차 고조파도 증가하기 시작합니다. 이는 그림 ３b에서 볼 수 있는데, 듀티 사이클이 증가하면 이차 고조파의 전력이 증가하고 이에 따라 기본 고조파의 전력이 감소합니다.
그림 3: (a) 두 개의 잠금 증폭기가 50% 듀티 사이클에서 기본 주파수(빨간색)와 XNUMX차 고조파(파란색)에서 측정한 진폭. (b) XNUMX차 고조파에서 측정한 진폭은 듀티 사이클이 증가함에 따라 증가했습니다.
위상 고정 신호 생성
이제 기준 신호의 고조파 및 부고조파를 쉽게 생성할 수 있습니다. 위상계를 사용하면 입력 신호의 기본 주파수를 고정하고 250x 정밀도로 이 기본 주파수의 최대 0.125x 배수로 위상 고정 사인파를 생성하거나 0.125x로 나눌 수 있습니다. 이는 특정 고조파에서 헤테로다인 감지를 위한 로컬 오실레이터 신호를 생성하거나 여러 클록 도메인 간의 위상 동기화를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
이 기능을 시연하기 위해 위상계(Phasemeter)를 사용하여 주파수 변조 신호에 위상 동기를 맞춘 후, 반송파 주파수의 64배로 위상 동기된 신호를 생성합니다. 다중 계측기 모드 설정은 그림 4a에 나와 있습니다. 파형 발생기는 슬롯 1에 배치되어 원본 FM 신호(1MHz 중심 주파수, 1kHz 변조 깊이, 100MHz 변조율)를 생성합니다. 슬롯 2의 위상계는 원본 FM 신호에 위상 동기되어 64배 주파수로 위상 동기된 신호를 출력합니다. 오실로스코프는 신호 모니터링 및 비교를 위해 슬롯 3에 배치되었습니다.
그림 4: (a) Phasemeter 주파수 증배기를 사용하여 위상 잠금 신호를 생성하기 위한 다중 계측기 모드 구성. (b) 슬롯 2의 Phasemeter 설정.
그림 5는 원래 FM 신호와 주파수 증폭된 신호를 비교한 것입니다. 채널 A는 파형 발생기에서 1MHz로 출력된 신호를 보여주고, 채널 B는 64MHz로 출력된 신호를 보여줍니다. 위상계가 FM 신호의 중심 주파수에 고정되도록 설정되었기 때문에 중심 주파수만 64배 증폭되어 100MHz 변조 주파수가 유지되었습니다.
그림 5: 오실로스코프로 측정한 신호. 빨간색 선은 1MHz의 원래 FM 신호를 나타내고, 파란색 선은 64MHz의 위상 동기 FM 신호를 나타냅니다. 두 신호는 위상 동기되어 있으므로 동일한 주파수 변조를 나타냅니다.
맺음말
Moku의 PLL에 주파수 체배기와 분배기를 추가하면 Moku 잠금 증폭기, 레이저 잠금 상자 및 위상계가 더욱 향상되었습니다. 이 기능은 입력 주파수의 최대 250배 또는 최저 0.125배에서 신호를 감지하고 출력하는 기능을 잠금 해제합니다. 이제 측파대 또는 더 높은 고조파에 대한 레이저 잠금과 같은 광범위한 실시간 폐쇄 루프 제어 애플리케이션에서 Moku를 사용할 수 있습니다. 지금 Moku 앱을 업데이트하여 최신 기능에 액세스하세요. PLL 구현을 시작하려면 다음을 확인하세요. 빠른 시작 체크리스트.
