Schaltungstechnik

520 7 Gemischte Funktionsprimitive und Funktionsschaltungen
u IN
u 2
u 1
PD LF
ud VCO
Bild 7.6-2: Phasenregelkreis mit spannungsgesteuertem Oszillator (VCO), Phasendetektor
(PD) und Loop-Filter (LF); Testsignal am Eingang aufbereitet mit einem weiteren VCO
Die Versorgungsspannung des Schaltkreises beträgt U B = 5V. Damit liegt der
DC-Wert der Ausgangsspannung des hier ausgewählten Phasendetektors bei 2,5V
(siehe Phasenvergleicher in Abschnitt 6.5.2). Der Arbeitspunkt des VCO-Steuereingangs
ist demzufolge ebenfalls bei 2,5V einzustellen. Durch einen Sprung der
Steuerspannung u IN des Eingangs-VCO von 2,5V auf 3,5V verändert sich die Frequenz
des Eingangssignals u 1 von 250kHz auf 500kHz. Die VCO-Konstante K0 der
verwendeten spannungsgesteuerten Oszillatoren liegt bei K 0 = 250kHz/V. Bei
Änderung der Steuerspannung um 1V ändert sich die Frequenz also um 250kHz. In
einem Experiment soll die Wirkungsweise des PLL-Schaltkreises aufgezeigt werden.
Experiment 7.6-1: PLL-Testanordnung-250kHz-Frequenzsprung
u f
Für den Phasendetektor wird im Experiment die in Abschnitt 6.5.2 betrachtete
Schaltung verwendet. Dieser Phasenvergleicher wird auch als phasen-frequenzsensitiver
Phasendetektor (PFD) bezeichnet. Ein praktisches Ausführungsbeispiel
eines spannungsgesteuerten Oszillators wurde in Abschnitt 6.5.1 vorgestellt. Im
Experiment wird ein Makromodell für den VCO verwendet, das es noch näher zu
erläutern gilt. Das Ergebnis der Testanordnung in Bild 7.6-2 zeigt Bild 7.6-3. Die
Frequenz des Eingangssignals u 1 wird mit einem Spannungssprung der Steuerspannung
u IN am Eingang des eingangsseitigen VCO von 2,5V auf 3,5V von
250kHz auf 500kHz sprungartig verändert. Durch Nachregelung des Regel-VCO
erhöht sich die Frequenz von dessem Ausgangssignal u 2 ebenfalls von 250kHz auf
500kHz. Deutlich zeigt sich dabei ein Einschwingvorgang. Die Nachregelung
benötigt einige Perioden Zeitdauer, bis die Synchronisation zwischen Regel-VCO
und Eingangs-VCO gegeben ist. Das Digitalsignal CLK1 des PFD ist das durch
einen Komparator digitalisierte Eingangssignal u 1 , CLK2 entspricht u 2 .