El
PLL Phased Locked Loop
Es
un sistema retroalimentado que consta de tres bloques:
Si
queremos tener dos señales cuya diferencia de fases sea contantes
las frecuencias han de ser iguales.
si
φ1-φ2=
constante f1
= f2
el PLL está locked, enganchado. Es decir cuando las frecuencias son
iguales se dice que está enganchado.
Si
el PLL está
enganchado, las frecuencias son distintas, genera un offset variable.
Lo
que al entrar en el Vco me sale una frecuencia estable, por lo que no
se cumple lo de
φ1-φ2=
constante, pero si la
frecuencia free running está cerca de f1,
nada más que coinciden se enganchan y entran en bucle, una vez que
se ha enganchado permite que f1,
varíe, y f2,
la siga, no se desenganche. Esto ha de ocurrir en un rango de
frecuencias cercanos a f1.
Margen
de arrastre:
Valores
extremos de frecuencia entre los que el PLL se mantendrá enganchado.
MA=
farrastre máx-
farrastre mín
Margen
de enganche:
Diferencia
entre la frecuancia máxima y la mínima que puedo usar como entrada
que provocará el enganche del PLL.
El
PLL no está enganchado, se encuentra en reposo, ahora se le
introduce al PLL con frecuencia de 1 MHz, una frecuencia de 1,1 MHz,
lo más probable es que se enganche. Lo desengancho, entonces le
inserto una frecuencia de 1,15 MHz, se vuelve a enganchar, continuo
así hasta que no se enganche, luego lo hago por abajo, es decir,
pruebo con 0,9 MHz, etc, estará tan lejos de la frecuencia central
tanto por arriba como por abajo.
Siempre
se cumple que : MARGEN DE ARRASTRE ≥
MARGEN DE ENGANCHE.
Si
en f1
tenemos una VFM
(t), para ser más concretos, una FM comercial, 75 KHz sobre la
portadora, el PLL se enganchará e irá siguiendo las variaciones de
la FM, según la
moduladora. Existe una continua que sube o baja en función de la
moduladora.
El
PLL sigue la FM sin desengancharse por lo que el offset varía muy
poco a poco de señal obtenida es la intersección de la Vm
(t)
Aplicaciones
del PLL.
1.
Un PLL preparado para Fintermedia
de la FM, me llega la FM, la heterodino con el oscilador local, luego
le pongo un PLL detrás, que es muy barato.
Sirve
también para regenerar la portadora.
El
PLL tiene cierta inercia, continuara con la oscilación en la misma
frecuencia y la misma fase durante un tiempo.
El
comparador de fase: EX - OR
|
A
|
b
|
y
|
|
0
|
0
|
0
|
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
0
|
La
señal obtenida es proporcional a las frecuencias de a y b.
El
filtro pasos bajos hace que el promedio de la señal Y obtenida deja
pasar el offset
Principio
de sintesis de frecuencia.
El
PLL sigue la FM sin desengancharse, por lo que el offset varía muy
poco a poco, la señal obtenida es la información Vm
(t).
Ahora,
la idea es de intercalar un divisor de frecuencia N.
La
clave es que ha de haber Nf1,
ahí obtengo la salida. Obligo al Vco a oscilar N veces más deprisa.
Si
N es programable, lo que es relativamente fácil de hacer, entonces N
puede ser 1, 2, 3, …
Puedo
obtener en la salida cualquier número entero por f1,
se le conoce por sintetizador de frecuencias.
Si
tengo el oscilador fijo puedo tener la frecuencia que quiera, no he
de tener un oscilador para cada frecuencia, por ello, puedo usar un
oscilador de mayor calidad.
Este
es el principio de abaratamiento de los equipos de
telecomunicaciones.
El
eslabón más débil es el Vco, que es inestable, aunque al cerrar el
bucles se hace estable. Un circuito intrinsecamente inestable lo
aprovecho para estabilizarlo.
Puedo
tener como frecuencia base 1MHz, e ir saltando de 10KHz en 10 KHz,
siempre que trabaje el contador, puedo coger una división con más
de un contador que los saltos sean más pequeños.
Esto
evita tener múltiples osciladores, pudiendo tener un oscilador fijo
para que los divisores caigan donde quiero.
Normalmente,
los osciladores cubren márgenes completos de frecuencia y luego
cambio el divisor.
Si
el PLL es digital, basicamente es un contado.
Un
contador digital es un circuito al que le entra una señal de reloj,
un tren de impulsos, aunque no tiene por qué serlo, aunque
entendemos que lo es.
Sintonía
automática.
Imaginemos
que tengo una frecuencia de radiofrecuencia que viene de la antena.
Intercalo
un circuito con dientes de sierra, que es una tensión que va
subiendo, dándole tensión al Vco, este irá subiendo la frecuencia.
Cuando
hay una emisión aparece señal y el comparador de fase tendrá algo
y el diente de sierra
se para. La tensión que provoca que el Vco oscile, se queda
almacenada. Si no interesa, el circuito de sierra continua.
Se
le conoce como sintonía automática, está circunscrita a una serie
de frecuencias.
Supongamos
K0
> 0, si es negativa se le da la vuelta.
1
tiene una memoria flash, memoriza para después poder recordar la
tensión que ha de darle al Vco.
Lo
que antes era muy complejo se convierte en muy sencillo.
Dientes
de sierra que comienzan con la frecuencia más baja y termina con la
más alta. Contiene un
contador y un convertidor D/A.
; c es la velocidad de la luz, f es la
frecuencia.
, entonces nos encontraremos ante una
línea de transmisión.