Fasedetectie

Fasedetectie is een techniek in elektronica waarbij twee signalen op hun fase met elkaar worden vergeleken en een output oplevert die afhangt van het fasedef verschil tussen de signalen. Het doel is doorgaans om een foutsignaal te leveren dat kan worden gebruikt om de frequentie en/of fase van een oscillatoor signaal te corrigeren.

Inveel toepassingen wordt fasedetectie toegepast binnen een fase-locked loop (PLL). Daar vergelijkt de fasedetectie het referentiesignaal met een teruggekoppeld signaal van een oscillator. Het foutsignaal dat hieruit volgt wordt via een loopfilter omgezet in een veranderingssignaal voor de oscillator, waardoor de fase en frequentie steeds dichter bij elkaar komen te liggen. Zodra de PLL is ingeschakeld, blijft de output in een bepaalde faserelatie met het referentiesignaal, wat stabiliteit en nauwkeurigheid mogelijk maakt.

Er bestaan verschillende typen fasedetectie. Digitale fasedetectors (zoals een XOR-detector) leveren een uitgang die afhankelijk is van de faseverschillen tussen twee digitale signalen; ze zijn eenvoudig en snel, maar hebben een beperkte lineaire respons en een beperkt bereik. Een veelgebruikte robuuste variant is de phase-frequency detector (PFD), die zowel de fase als de frequentieverschillen meet en een groter vangbereik biedt, waardoor langere inhaalkontroles mogelijk zijn en false locking wordt verminderd. Analoge fasedetectie kan plaatsvinden met een multi­plier of mixer, waarbij twee sinusoïden worden vermenigvuldigd en de DC-component afhangt van de faseverspringing; dit type wordt vaak in analoge PLL’s gebruikt.

Toepassingen van fasedetectie zijn onder meer frequentiesynthese, klokherstel in digitale communicatie, demodulatie van modulatiesystemen en servo‑ of motorbesturing waar nauwkeurige synchronisatie vereist is. Belangrijke ontwerpkenmerken zijn lineariteit, capture- en lock-bereik, jitter en fasedonnoise.