Schaltungstechnik

7.6 PLL-Schaltkreis 523
Freilauffrequenz im Arbeitspunkt. Die VCO-Konstante K 0 ergibt sich durch die
Auswahl und Dimensionierung des VCO. In der einfachen Systembetrachtung des
VCO ist das Phasenrauschen (Jitter) nicht enthalten. Das Phasenrauschen, sowie
die Kurz- und Langzeitstabilität sind wichtige Kenngrößen für die Güte eines
Oszillators. Gl.(7.6-1) soll durch ein Makromodell für die Simulation nachgebildet
werden. Für die Ausgangsspannung des Oszillators gilt:
u2 t = U2 cos;
t
u2 t = U2 cos t t + 0 = U2 cos0t+
t + 0 (7.6-2)
Im Arbeitspunkt ist f2 = f0 und = 0 . Der zeitliche Momentanwert der Kreisfrequenz
(t) des VCO wird bei cosinusförmiger Steuerspannung uf :
t = 0+ 0cosft+ f = 0 + 2 K0 Uf cosft+
f (7.6-3)
Umgerechnet in den zeitlichen Momentanwert der Phase des Oszillator-Ausgangssignals
ergibt sich:
t t dt
(7.6-4)
0t Damit gilt für den Phasenhub des Oszillator-Ausgangssignals bei gegebener Steuerspannung
uf :
0 = = + ---------- sin
ft + f = 0t + t + 0 f
t = 0 t dt
= 2 K (7.6-5)
0 uf t dt
Bild 7.6-5 zeigt das Makromodell des spannungsgesteuerten Oszillators mit
Integration der Steuerspannung uf . Mit V0 =2,5V liegt der Arbeitspunkt des VCO
mittig zwischen dem Bezugspotential und der Versorgungsspannung UB = 5V. Das
Ausgangssignal erzeugt im Beispiel die Spannungsquelle E2, deren Phase vom
Ausgang des Integrators gesteuert wird.
u f
Bild 7.6-5: Makromodell des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO)
In der Testanordnung in Bild 7.6-6 wird der VCO mit einem Spannungssprung von
2,5V auf 3,5V beaufschlagt. Damit ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals
u 2 von 250kHz auf 500kHz bei einer VCO-Konstante von K 0 = 250kHz/V, was im
Ergebnis in Bild 7.6-7 bestätigt wird. Selbstverständlich sind bei einem realen
VCO die Aussteuergrenzen der Steuerspannung u f zu berücksichtigen. Der Untersuchung
liegt das folgende Experiment zugrunde.
Experiment 7.6-3: VCO-Testanordnung-250kHz
u 2