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Thema: PLL Synth. 1,6MHz bis 16 Mhz

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    PLL Synth. 1,6MHz bis 16 Mhz

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    Hallo
    für ein Projekt, das später beliebige Datensätze mit einstellbarer Geschwindigkeit aus einem SRAM auslesen soll brauche ich eine digital einstellbare Taktquelle.
    Die Eckdaten dieser benötigten Tacktquelle sind:

    fmin: 1,6 Mhz
    fmax:16 Mhz
    fstep: 4096Hz

    Ich habe mich informiert und die Variante mit 74HCT4046 PLL ausgewählt.
    Nach Zeichnen eines Schaltplans und Aufbau der Schaltung bekomm ich sie jedoch nicht zum laufen

    den VCO habe ich ohne Offset mit C = 40pF und R = 10KOhm beschaltet.

    Beim Loopfilter habe ich verschiedenste Varianten ausprobiert aber leider nie nur den Anschein das der Kreis dauerhaft einrastet erreicht.
    Zum Testen habe ich das Teilerverhältnis fest auf 2000 eingestellt, so das eine Ausgangsfrequenz von ca. 8 Mhz erzeugt werden sollte.

    Das beste was ich hatte ist, er lief ca. 1 sec. mit 8Mhz, rastete wieder aus und nach ca. 3 sec. wieder ein, usw.

    Kann mir jemand sagen, ob die Daten (1,6MHz bis 16Mhz in 4Khz Schritten) mit dem 4046 überhaupt realisierbar ist.
    Wenn ja mit oder ohne Offsett, und wie muss der loopfilter ausgelegt sein ( aktiv?, passiv?, welcher Ordnung, Grenzfrequenz?)

    Anbei habe ich euch die skizze angehängt die ich z.Z. aufgebaut habe.
    Ich habe auch schon Versuch unternommen das Ausgangssignals des programmierbaren Teilers74HC4059 mit Hilfe eines Toggle-Flip Flops zu symmetrieren, dasohne FF nur kurze Nadelimpulse erzeugt werden.
    Um die Schrittweite von 4KHz zu erreichen, habe ich dann aber die Referenzfrequenz auf 2Khz abgesenkt.

    Ich habe bis jetzt noch keine Erfahrung mit PLL und kann überhaupt nicht einschätzen inwieweit diese Schaltung so zu realisiern ist.
    Für weitreichende Versuchsreihen fehlen mir z.Z. neben der Berufsoberschule die Zeit.
    Deshalb wäre es nett, wenn mir jemand etwas Helfen könnte.

    mfg Benedikt Lippert
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Im prinzip solle das so gehen. vermutlich ist vor allem der Loopfilter falsch dimensioniert. Außerdem ist ist so eine PLL Schaltung sehr empfindlich auf Störungen. Der Eingang des 4046 ist z.B. empfindlich darauf wenn das Signal auch nur etwas über den Beiruch GND-VCC hinausgeht. Da ist es ggf. Sinnvoll das Signal per Spannungteiler etwas zu verkleinern.

    Eine Offset , also den 2 ten Widerstand wird man hier nicht brauchen, der fängt nur mehr Störungen ein und viel helfen kann er ohnehin nicht bei eime Frequenzbereich 1:10.
    Das Extra Flipflop ist beim 2 PC2 Ausgang wohl nicht nötig, denn es wird nur auf die eine Sorte Flanken reagiert.

    Das große Frequenzverhältnis (16 MHz / 4 kHz) ist nicht so gut. Das macht die Filterauslegung etwas schwieriger und das Signal wird nicht besonders stabil werden. Wenn man hohe Anforderungen hat, sollte eventuell 2 PLLs hintereinander nehmen.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    @ dreadbrain

    Vielleicht hilft dir das weiter:

    http://www.roboternetz.de/phpBB2/zei...&highlight=pll

    MfG

  4. #4
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    Hallo,

    ich hab mir scho gedacht, das der große Unterschied zwischen Referenz und Ausgansfrequenz Probleme macht.

    Wie müsste ein Loop filter für diese Werte ungefähr aussehen.

    Die Stabilität der Ausgangsrequenz muss für den Anfang nicht so Wahnsinnig groß sein.

    Wäre evtl. ein anderer Baustein für diesen Frequenzbereich günstiger (NE564? oder kann man mit dem XR2206 etwas anfangen?)

    mfg Benedikt Lippert

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Normaleweise ist der Unterschied zwischen Referenz und Ausgangsfrequenz egal, weil der PLL Baustein immer nach dem Einrasten zwei gleiche Frequenzen zum Vergleichen hat (eine wird durch Teilung von der Ausgangsfrequenz erzeugt).

    Der Aufbau des Loop Filters ist von der Schnelligkeit der Ausgangsfrequenzänderungen abhängig. Wenn der PLL Baustein nicht schnell auf die Änderungen reagieren muss, ist ein einfacher Tiefpass mit genug langer Zeitkonstante ausreichend. Für schnellere Änderungen der Sollfrequenz sind Loop Filter von höherer Ordnung notwendig, damit die VCO die Sollfrequenz nicht "überspringt", was zum Oszillationen und sogar Schwingen des Loops führen könnte. Optimal ist ein Loop Filter der das stabile Einrasten ohne Überschwingungen ermöglichst.

    Die Stabilität der Ausgangsfrequenz ist für PLL Schaltung nach dem Einrasten immer gleich der Referenz.

    Der 4046 ist laut Datenblatt für diesen Frequenzbereich gut.

    MfG

  6. #6
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    Der NE564 hat so weit ich weiss eine Einschränkung beim Frequenzbereich. Ohne umschalten oder extra Tricks kann man kaum mehr als 1:2 duch die Spannung variieren. Schnell genug wäre er. Der 4046 ist eigentlich nicht so schlecht.

    Im Idealfall stimmt es, dass die Stabilität der Referenz erhalten bleibt. Allerdings kommt daszu ggf. eine leichte FM Modulation mit der Referenzfrequenz. Mit dem Phasen-comperator 2 geht das aber relativ gut, besser als z.B. der Ne564.

    Der Loop Filter sollte für den Anfang nicht zu langsam sein, sonst kann es passieren dass Frequenzabweichungen durch eingekoppelte Störungen nicht mehr ganz ausgeglichen werden. Für die Dimensionierung des Loopfilters gibt es eine ganze Menge an Appl. Notes usw. Der Filter so wie im Plan ist schon OK, wenn die Widerstände / Kondensatoren stimmen. Filter höherer Ordnung machen es recht schwer die Schleife stabil zu kriegen. Ich würde bei dem passiven Filter bleiben. Wenn die Frequenzstabilität nicht ausreicht, dann erst mal gut abschirmen und am layout arbeiten, und als letzen Alternative einen 2 ten PLL dahinter.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    ok dann lass ich den 4046.
    Ich lass aber trotzdem mein FF drin, da ich dann am oszi besser die referenz zur ausgangsfrequenz vergleichen kann.

    Beim Comparator 2 muss die Phasenlage 0 sein oder?

    Kann mir jemand ein App zeigen, wo ein Filter ausführlich berechnet wird?

    Außerdem werd ich das ganze mal auf einen Lochraster auflöten und alles schön mit 100nF Kerkos entkoppeln.
    Da ich manchmal das Gefühl habe, dass mir das Steckbrett etwas in die Suppe spuckt.


    mfg Benedikt Lippert

  8. #8
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    Auf dem Steckbrett würde ich auch kaum erwarten, dass es bis 16 MHz geht. Auch mit Lochraster sollte man sich nicht wundern, wenn es ohne Metallgehäuse nicht geht, weil man z.B. eine FM-modulation mit 50 Hz drauf hat.

    Mit Comperator 2 sollte die Phasenlage 0 (oder 180 grad) sein.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hast du mal ueber eine DDS Schaltung nachgedacht ?

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    an DDS habe ich scho gedacht, nur hat man da doch bei hohen Frequenzen einen großen Jitter.
    Außerdem möchte ich mich mal mit PLL beschäftigen.

    Kann mir jemand eine Appnote nennen, wo so ein Loopfilter berechnet wird und warum man diesen so diemensionert?


    Auf was kann ich beim Aufbau der Schaltung auf Lochraster noch achten, außer auf saubere Masseführung+kurze Leitungen+Entstörkondensatoren?

    mfg Benedikt Lippert

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