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.