ГКН · Фазовий детектор · Петльовий фільтр · Смуга захоплення · Джитер
ФАП (фазове автопідстроювання частоти) — це система керування зі зворотним зв'язком, яка змушує один генератор синхронізуватися за фазою та частотою з іншим. Від демодуляторів FM-радіо до генераторів тактового сигналу процесорів — ФАП є одним з найпоширеніших функціональних блоків в електроніці.
ФАП 2-го порядку складається з трьох блоків: (1) Фазовий детектор — формує напругу, пропорційну різниці фаз між вхідним сигналом та ГКН; (2) Петльовий фільтр — формує зворотний зв'язок; ПІ-фільтр (пропорційно-інтегральний) забезпечує нульову статичну похибку фази; (3) ГКН (генератор, керований напругою) — частота якого відхиляється пропорційно до вхідної напруги. Динаміку петлі визначають два параметри: власна частота ωn (швидкість захоплення) та коефіцієнт демпфування ζ (характер перехідного процесу). При ζ = 0.707 петля швидко встановлюється без перерегулювання. При ζ < 0.5 похибка фази виходить за межу та коливається перед встановленням.
Почніть із стандартних налаштувань та спостерігайте, як похибка фази прямує до нуля — ФАП захоплює сигнал. Збільшуйте повзунок шуму на вході та спостерігайте зростання джитеру. Встановіть ζ = 0.2 (нижче критичного демпфування) та спостерігайте коливальне захоплення. Спробуйте великий початковий зсув фази (π) із малою смугою — захоплення відбудеться повільніше. Перемикайтеся з 1-го порядку на ПІ-фільтр, щоб побачити, як інтегральна ланка усуває статичну похибку частоти. Графік Боде оновлюється в реальному часі.
Кожен сучасний процесор використовує ФАП для множення низькочастотного опорного сигналу (кварц 100 МГц) до гігагерцевих частот (3–5 ГГц). Приймачі GPS використовують ФАП для захоплення несучої кожного супутника (1575,42 МГц для L1). Винахід ФАП приписують Анрі де Беллесізу, який описав його в французькій статті 1932 року про гомодинний прийом. ФАП в оригінальному комп'ютері Apollo захоплював імпульси 2048 Гц від інерційного гіроскопа.