Phasendetektor für PLL: Betrieb und Realisierung

Ein PSD gefolgt von einem VCO kann eine PLL bilden, wenn die PSD-Ausgangsspannung eine korrekte Abstimmspannung für den VCO erzeugen kann. Diese PLL ist stabil und hat eine Bandbreite, die durch die Verstärkung um die Schleife definiert ist. Wir fügen einer PLL jedoch ausnahmslos einen Schleifenfilter hinzu, um sie „besser“ zu machen, der Referenzphase besser zu folgen und das hochfrequente Referenzrauschen besser zu unterdrücken.

Wenn wir einige Annahmen zu dem von Ihnen präsentierten Diagramm treffen wollten, dann würde der PSD +/- in Bezug auf Masse schwingen und 0 V für eine Phasenverschiebung von 90 Grad betragen, und der Abstimmeingang des VCO wäre 0 V für die nominell richtige Frequenz. Die resultierende PLL würde also tatsächlich bei 0 V = 90 Grad einrasten.

Die Frequenz-zu-Phase-Übertragungsfunktion des VCO ist erster Ordnung. Das heißt, die Verstärkung der Schleife fällt auf nur 6 dB pro Oktave der Modulationsfrequenz. Das reicht selten aus, um eine "nützliche" Schleife zu machen. Jeder praktischen PLL wird ein Schleifenfilter hinzugefügt, um seine Tracking- und Unterdrückungseigenschaften zu verbessern.

Beachten Sie, dass der Schleifenfilter NICHT die Bandbreite der Schleife steuert, dies geschieht durch die Verstärkung um die Schleife herum. Viele Tutorials und Kochbücher zu diesem Thema nehmen jedoch eine bestimmte Form für den Schleifenfilter an und rollen dann mehrere Berechnungen zusammen, wodurch die Intuition zerstört wird und PLL-Design wie schwarze Kunst aussehen zu lassen.

Um das Tracking zu verbessern, fügen Sie der Schleife einen Integrator hinzu. Ein einfacher Integrator hat eine Phasenverschiebung von 90 Grad, die zu den 90 Grad des VCO addiert wird, plus jede Verzögerung irgendwo, und die resultierende Schleife ist garantiert instabil. Es muss also ein „gebrochener“ Integrator sein, der vor der Schleifenbandbreite zurückgebrochen wird, um seine Phasenverschiebung auf <<90 Grad zu senken.

Um die Unterdrückung von hochfrequentem Rauschen zu verbessern, fügen Sie der Schleife einen Tiefpassfilter hinzu. Ein LPF hat eine Phasenverschiebung von bis zu 90 Grad pro Pol. Wenn die Unterbrechungsfrequenz also zu niedrig eingestellt ist, wird die Schleife instabil.

1. ....wie kann ich entscheiden, bei welchem ​​Winkel sich die PLL stabilisiert?

• Es gibt zwei Arten von Mischern;
  • Digitale Flankendetektoren (Typ II ph/freq) sind immer „synchron“ (0 Grad) und können jeden Frequenzfehler erfassen, haben aber mehr Jitter an den Flanken, die kombiniert werden, um den Takt zu erzeugen.
  • der ganze Rest (analoge Multiplikatoren, diodensymmetrische Brücke, XOR-Logik usw. sind in "Quadratur" (90-Grad-Versatz) (wobei eine von vier Phasen durch das CCT-Design bestimmt wird)

Ich denke, Sie haben bereits herausgefunden, dass Sie lernen werden, wie man 2)
Studieren Sie zuerst "den ganzen Rest" (Suchmaschine;)

2. ...(ist) die Rechteckwelle eine Annäherung an eine Sinuswelle

• der Zweck des Phasendetektors oder "Mischers", eine Fehlerspannung basierend auf der Phase zu erzeugen , unabhängig von Sinus- oder Rechteckamplitudeneingängen

  • Der Mischer multipliziert die Phase in diesem Zeitbereich, während er im Frequenzbereich die Summen- und Differenzfrequenzen erzeugt.

  • beide Signale sind im Mischer vom gleichen Typ (sin oder Sq.), je nach Mischerausführung.

  • Eine Rechteckwelle hat die Sinuswelle und alle ungeraden Oktaven den Grundsinus.

  • Beispielsweise kann ein Sinuswelleneingang einer Stromleitung 60, eine Diodenbrücke, als "Mischer" betrachtet werden, der die Differenzfrequenz (DC in Kappen gespeichert) erzeugt, und all diese Oberwellen von 120 Hz, 180 Hz usw. sind die Welligkeiten, die wie abklingende Impulse aussehen

  • dieser DC steuert den VFO, wie ein FM-Generator, um die Sinus oder das Quadrat nach Bedarf zu erzeugen (viele Arten)

Als Antwort auf Ihre erste Frage folgt in einer typischen PLL aus diskreten Teilen dem Phasendetektor ein Schleifenfilter. Wenn das Schleifenfilter einen Integrator enthält, stabilisiert sich die Schleife bei einer solchen Phase, dass die durchschnittliche Ausgabe des Phasenkomparators null ist.

Ich kann nicht mit der Praxis integrierter Schaltungen sprechen - ein Integrator im Schleifenfilter würde entweder einen internen (daher großen) Kondensator oder einen externen Kondensator mit seinen zusätzlichen Verbindungs- und Schaltungskomplikationen bedeuten.

Als Antwort auf Ihre zweite Frage schlage ich vor, dass Sie den Ausdruck für eine Sinuswelle multipliziert mit einer Rechteckwelle bei derselben Frequenz und zu einem beliebigen Zeitversatz aufschreiben und ihren Mittelwert berechnen. Sie sollten sehen, dass es eine DC-Komponente hat, die gleich dem Sinus dieses Zeitversatzes ist.